军用与民用设备自动调平系统进行研究
军用与民用设备自动调平系统研究
研究目的
本论文是怎对现代高科技条件下的各种场合，对许多军用与民用设备自动调平系统进行研究。许多军用与民用设备正常工作是都需要一个高精度的水平平台，例如车载雷达，自行火炮，静力压桩机，重型车辆等。对平台水平度的调节是这些设备正常就位工作极重要的一环，因此提高重型车辆，军用设备，以及高空作业平台的机动性，缩短它们工作前的预调整时间提高它们的调平精度及工作的可靠性，是非常有必要的。
研究意义
随着我国经济，国防等各方面飞速发展，平台调平也与越来越受到重视，平台调平系统的研究越来越深入，这就需要我们不断地完善平台调平系统来为更多的设备服务。平台调平系统是解决现有的调平系统在调平时不能用偶小地进行调平或是调平不准确从而使工作生产产生不能有效率的进行的一种调平技术。本设计是基于电液控制的调平系统。
国内外研究现状分析
国内的军用民用调平设备起步较晚，所以这些设备主要采用的都是手动调整螺杆货液压千斤顶，通过目测气泡水平仪，由多人反复操作调节各螺杆支腿达到水平，近年来，这些设备都采用了自动调平系统，主要有机械式调平系统，和电液调平系统，这样大大缩短了调平时间。我国目前的液压调平系统是通过芯片PLC或是单片机来实现功能的。而国际上对液压自动调平系统研究都有了属于自己的准用芯片，它们在机械工作精度上，自动化程度上和系统响应速度都已经达到了很高的程度。现在液压自动调平系统一种比较先进的方法是采用NIOS II嵌入式处理器来实现液压自动调平系统工作的。
中国电子科技集团公司第14研究所研制的某高机动雷达车采用的液压调平系统，采用了搞灵敏度，搞精度的遂平传感器作为水平误差的检测反馈原件，实现了闭环调节。3分钟内精度可达到0.05°以内。
华东电子工程研究所面向模块化技术制作的机电式自动调平装置，该装置使用滚珠丝杠传动，搞功率晶体管模块驱动，双轴液体摆平和传感器等先进技术，精度可达0.05°以内，调平时间2分钟。
本文主要研究工作
研发民用自动调平系统有一系列的关键技术问题。需呀解决包括设计方案、控制策略，结构设计、仿真分析等问题。本文只对该课题进行预先的初步研究，并做了以下几个方面的工作。
1)查阅了大量的国内外有关电液控制的调平系统的文献资料，了解国内外的发展状况和最新技术水晶瓶的基础上，分析并总结国内外的成功研发经验，比较了各方案的优缺点并结合本课题的实际情况拟定了自动调平系统的总体方案。
2)调平系统设计：对调平过程进行了分析与建模，对解耦方法和水平误差度进行了探讨，提出了可行的调平方案，设计了调平系统。
总体研究方案
总体技术要求
调平系统技术要求
可移动载体，例如车载雷达，无线发射架，重型车辆等设备到达指定位置后，要求快速架设精确的水平基准。车载自动调平系统平台必须满足以下要求：
1）在移动状态下车载自动调平系统平台由载车运载进入工作状态时，平台由支撑系统支撑。
2）电液自动调平系统平台应在一定时间内（小于4分钟调平，并满足调平范围在4°，
精度在0.5°）
3）自动调平系统平台一旦调平后，应该对其位置进行锁定，保证平台上精密装置正常工作。
4）当车载自动调平系统平台偏离水平状态时，应及时进行调平，满足车载自动调平系统平台要求。
5）当车载自动调平系统平台进入移动状态时，其支撑脚能快速升起。
其它要求
在设计系统方案是，除了上述技术上的要求外，还应考虑系统的稳定性，可靠性，可维护性，安全性以及效率等问题。
当然了除了上要求外还应考虑到调平系统本身结构问题
1）支腿的刚强度问题。
2）元器件连接问题。
3）使用性问题。
4）经济性问题。
调平系统基本方案
目前在车体水平调节系统中，主要使用液压驱动和机电驱动进行调平。在选择方案时不仅呀考虑对调平时间的要求，还必须注意平台的稳定性。
这两种调平方法，使用电液控制的调平方案是使用最多的一种，其主要原因是电液控制的调平系统具有工作平稳、体积小、驱动力大、反应快、结构紧凑以及控制方便等优点。如果一个机电系统能够驱动14~24kg在和，那么相同体积的电液控制系统则可以驱动100~140kg的在和，而且还有与机电系统相当的精度和响应速度。电液驱动机构可得到很大的速度范围，其低俗性能比电动机好；电液系统定位刚度较大，位置误差小；液压缸是直线位移驱动机构，其运动与支腿要求的运动相吻合，能够获得较高的控制性能。
采用电液控制调平它有以下优点；
1）调平时间短
2）调平精度高
3）可靠性好
4）便于维护等。
由于系统平台在调平后，要求对其位置进行锁定来保证平台上的精密装置正常工作。机电控制系统采用的丝杠螺母副可以有可靠的自锁，而电液调平由于泄露问题，则是需要设置机械缩合专门的高压解锁呼噜，增加了成本和调整时间。
由此可见，电液控制系统和机电控制系统都有各自的优缺点和使用范围，但是从功率、结构和控制精度方面来看，大吨位载荷的平台控制采用电液私服并联机构驱动最为合适。根据本项目的特点，选用电液驱动的方式进行调平。
调平系统
调平系统由检测、执行机构和控制系统3部分组成，具体包括双轴水平传感器、阀控液压缸以及可编程控制器PLC。
1）检测装置为角度检测器，用来检测平台左右以及前后的不平度。其检测值得大小是系统判断是否进行调平的重要依据，其检测的精度的高低直接决定了系统的最终调平精度直接决定了系统最终调平精度。
2）调平执行机构采用的是4个带有自锁功能的液压支腿，将其对称布置在平台的两侧，由响应的电液伺服阀控制，通过支腿的上下伸缩，实现平台的调平。
3）控制系统是自动调平系统的核心组成部分，常见的有计算机控制盒可编程控制住两种形式。由于平台上不便放置计算机，而PLC具有高的可靠性和接口简易性，在这里我们
选用PLC作为控制器，通过软件编程控制调平机构动作，实现平台的自动调平。
（图1）【车载雷达电液自动调平】
调平系统要解决的4个问题：
①支撑方案
目前调平系统的支撑方案有几种，三点支撑、四点支撑、六点支撑等。三点支撑调平相对容易，缺点是抗乞丐服能力差，必须增大支撑跨距以提高情妇能力；四点、六点调平支撑可靠性强，抗欺负能力强，但是存在静不定问题，容易产生“虚腿”，静不定次数越高，系统越复杂。从可靠性和成本上来考虑，本系统采用了四点支撑调平法。
②动力驱动方案
考虑到风载方向不确定性，本系统的支撑跨距设计为10m x 2m，单腿最大承载能力为10t。动力驱动有私服电机和液压驱动两种方式，私服电机驱动一般需要加减速器，，同样的承载能下机构的尺寸大雨液压系统机构尺寸，一般用于单腿承载能力为7t以下的调平系统，低温环境下（-40℃）系统成本会出现成倍增加的趋势。而液压系统具有驱动力大、工作平稳、反应快、体积小、结构紧凑、控制方便等优点。所以本系统采用了液压缸作为动力驱动元件实现平台的调平。
③虚腿问题
4点和多点支撑调平面临的主要问题是虚腿现象，即有一个支腿不受力或是悬空。这种现象会对这整个设备运行的安全性和稳定性造成巨大的隐患。当平台的负载均匀时，4个支撑点的手里应该均匀。目前的调平方式为了避免虚腿问题，采用的是向最高支撑靠拢的方法。这个方法在后面会有详解。
④调平后的锁紧问题
系统调平后，液压缸停止工作时需要被锁定，即在外服在作用下无位移。对要求高的系统，传统的方法是设计锁紧回路，但是执行元件的额内泄漏是无法解决的。对于要求高的系统，如导弹发射车、雷达天线车以及其他战备系统，则是需要设计特殊具有机械锁定装置的液压缸。
为了进行有效地锁紧，比较好的做法是液压锁紧回路和机械锁定装置两个一起用，下面介绍几种常用的机械锁定装置：
1）刹片式锁紧装置
在液压缸的端盖上有一制动刹片1，它在碟形弹簧2的作用下被紧紧压在活塞杆3上，依靠摩擦力抵消轴向负载力，从而使活塞杆锁紧在任意位置上，当解锁压力油进入A腔，在液压力作用下，讲制动刹片顶起，使之脱离活塞杆，达到解锁的目的。当油压卸去后，又能自动锁紧。
2）内涨式锁紧缸
活塞1和缸体2之间采用过盈配合产生巨大锁紧力，当工作是，解锁高压油从解锁油口a，经导管内孔b，最终达到活塞与缸体之间，使缸体膨胀，实现解锁。
3）套筒式锁紧装置
液压缸的前端盖上带个锁紧套筒1，它与活塞杆2过盈配合，且此套筒用一定的弹性材料制成，因此可使活塞杆所in在任意位置。当解锁高压油进入痛啊痛后，在压力油作用下，径向膨胀产生间隙，使活塞移动。
针对上述几种方案，我们选定套筒式锁紧装置，这种装置安装简单，具有很强可操作性。调平方法
调平过程分为两个阶段：
第一个阶段为落地检测。系统通电后，操作人员只需要按操作面板上的“调平”键，控制系统驱动支撑腿伸出，同事根据压力传感器数值判断各支腿是否着地，当某一支腿着地后该腿停止动作。当4根支腿全部着地后，落地检测结束，进入调平阶段。
第二阶段为调平阶段。调平系统采用电液伺服阀控制，可以单独控制每个支腿的升降速度。控制系统根据水平传感器的判定平台的倾斜情况。高腿不动，其他3腿以和其距水平平面的距离成线性关系的速度同时之气，直到水平度达到平台系统的要求。
平台支撑示意图
调平技术
调节一个平面到达水平状态的调节过程可以有单向调节和多点调节两种方案。若采用多点调节，即各点都同时运动，调整到一个预定的点，其有点事调节速度快，但由于4点支撑的工作台面是刚性结构，其平衡处于静不定状态，多点调节时因每个支撑腿的位移、速度均不相同，4个支撑腿的运动相互干涉耦合，具体控制算法比较复杂，且每个支撑腿的受力不均易发生伺服电机过载。曹永单向调节，虽然调节时间稍长，但是协调性好，实际上调平过程中调节的实际上是4个点的相对高度，为了有效消除私服传动系统的反响间隙和死区的影响，减小调节误差，提高系统的调平精度，调节过程根据水平传感器的检测信号判断支撑台面的最高点，按照“只升不降”的原则，采用升调平技术，向最高点看齐，即保持相对最高点不懂，把低点调高，这样系统就只有上升运动，可有效地减小虚腿现象的产生。
架设支撑腿着地后支撑腿1为最高点（其他支撑腿为最高点的情况相似），根据水平传感器的信号，可分别进行x，y轴向的调节。如先进行x轴的调节，其过程为支撑腿1,4不动，支撑腿2,3同时上升一定位移，即工作系统绕支撑腿1,4为轴线旋转，支撑腿2,3同时上升，上升的数值由控制系统根据水平传感器的x轴反馈值决定，直至x轴呈水平状态。Y 轴调节与x轴调节类似。若平台底盘的x，y轴调节成水平状态，则可认为平台已经处于水平状态。
根据平台的倾斜角度，即平台停的地面位置不是水平状态，整个调平过程分为粗调和精调，即当平台的倾斜度大于一定角度时（如倾斜度>1°），系统粗调，各个支腿的动作速度较快；当倾斜角度小于没偶个阀值时（如倾斜角度<0.5°），系统精调，各支撑腿的动作速度较慢。
调平流程
在平台四条支腿全部着地后，控制系统开始进行调平，调平过程如图所示。
液压系统设计
液压系统主要由以下5部分组成：
1）能源装置——把机械能转换成油液液压能的装置。最常见的形式就是液压泵，它给液压系统提供压力油。
2）执行元件——把油液的液压能转换成机械能的元件。有作直线运动的液压缸，或作旋转运动的液压马达。
3）控制调节元件——对系统中油液压力、流量或油液流动方向进行控制或调节的元件。例如溢流阀，节流阀，换向阀，开停阀等。这些元件的不同组合形成了不同功能的液压系统。4）辅助元件——上述三部分意外的其他元件，例如油箱，过滤器，油管等。他们对保证系统正常工作有着重要的作用。
5）工作介质——在传动以及控制中起传递能量和信号的作用。例如液压油。
液压缸设计
液压缸是实现直线往复运动的执行机构。
液压缸按其机构形式，可以分为活塞缸、柱塞缸和伸缩缸等。
本系统选用的是双作用单杆活塞液压缸。双作用单杆活塞式液压缸，是液压系统中作往复运动的执行机构。具有结构简单，工作可靠，装拆方便，易于维修，且连接方式多样等特点。适用于工程机械，矿山机械，起重运输机械，冶金机械及其它机械。
液压缸设计计算
液压缸主要尺寸的确定
液压缸工作压力的确定
对于不同用途的液压设备，由于工作条件不同，通常采用压力范围也不同。设计时，液压缸的工作压力可采用类比法或是通过实验来确定。有时也可按照负载的大小参照表格选取。在这里我们选取的单个液压缸工作压力为7.5Mpa ，那么根据查表液压缸推理与工作压力之间的关系，我们选的液压缸的推力为4kN 。
液压缸内径D 和活塞杆直径d 的确定
液压刚内经D 、活塞杆直径d 可由两种方法确定
1 由液压缸的推力F 及工作压力p 来确定内径D ，即：
A=p
F 式中 A 为液压缸面积，A=()
22d 4-D π，其中D ，d 分别表示液压缸内径和活塞杆直径。在这里活塞杆的直径我们查表根据液压缸内径D 与活塞杆直径d 的关系可知d/D>0.7。我们就取d/D=0.7，那么d=0.7D ，带入式中。即： D=2d p
4+πF 将数值带入，可得D=0.364896195m ，再根据d/D=0.7，得到d=0.255427556m ，在这里根据查表圆整，取D=40mm ，d=28mm 。
缸筒壁厚计算
[]
σ2p t D = 式中 t ——缸筒壁厚（m ）；
[σ]——许用应力（MPa ）；
P ——缸筒试验压力（MPa ）。
[σ]查表得98MPa 。
我们带入公式中得t ，即t=0.06m 。
确定缸筒壁厚还要考虑一下几个问题：
① 制造工艺对缸筒壁厚的要求
缸筒内控采用滚压加工时，壁厚不能太薄，否则容易产生变形，影响加工精度。 ② 连接方式对壁厚的要求
在缸筒上加工较大的沟槽或螺纹时，必须要注意对缸筒强度的影响。
缸筒变形计算
1）薄壁缸筒的弹性变形
计算薄壁缸筒的弹性变形，应考虑圆周拉应力和轴向拉应力的双作用。由于缸筒比较薄，圆周方向的拉应力可视为均不应力，并且近似地认为t a 2
1σσ=
，所以直径方向的变形量可按照以下公式进行计算： ()a t t -μσσεE
D D D ==△ ()t
4p 22
E D μ+= 式中 D △——径向变形量；
t ε——圆周方向弹性应变；
E ——弹性系数。
采用钢材作为缸筒材料，弹性系数取2.1×()
a 101.2~cm kgf 10526MP ?，泊松比系数取0.3时，薄壁缸筒的形变量可以直接查表得到，即△D=0.91-10?
活塞杆的设计计算
活塞杆是液压缸传递力的主要零件，它要承受拉力、压力、弯曲力和振动冲击等多种作用，必须有足够的强度和刚度。
1）活塞杆直径计算 φ
φ1d -=D
式中 d ——液压缸活塞杆直径（m ）；
φ——速比。
或 7.0d =D
在前面我们已经取了d 的值，即d=28mm 。
2）活塞杆强度计算 []σπF
4d ≥
通过计算28mm ≥22.8mm ，所以活塞杆的强度是符合要求的。 活塞杆一般都设计有螺纹、退刀槽等构造，这些部位往往是活塞杆上的危险截面，为了保证其强度，也要进行计算：
[]σσ≤≈22
2n d 8
.1F 式中 F 2——活塞杆拉力（N ）
d 2——危险截面直径
计算得出n σ=90.6887751MPa ，而之前查表[σ]=98MPa ，所以n σ≤[σ]，所以活塞杆的强度是符合要求的。
3）活塞杆的结构设计
活塞杆的外端头部与负载的拖动机构相连接，为了避免活塞杆在工作中产生偏心负力， 适应液压缸的安装要求，提高其作用效率，应根据负载的具体情况，权责适当的活塞杆端部结构。
通常的活塞杆端部结构有以下几种：外螺纹、内螺纹、单耳环、双耳环、球头、销轴、柱销、锥销以及法兰。
在这里我们选用最常用的外螺纹。螺纹尺寸选 M4×0.5 短型 8mm 。
活塞杆与活塞的连接方法：在作用力较小的情况下，可采用销钉连接；一般的情况下可采用外螺纹连接；在高压和振动较大的情况下，可采用卡键连接；对于D/d 比值较小、行程较短，或作用力和冲击力较大的情况，可采用整体结构或是焊接结构。
活塞杆连接螺纹的计算
1、螺纹外径的计算 假设忽略螺顶与螺底的尺寸差别，则可用下公式概略计算： []σP
38.1d 0=
2、螺纹圈数的计算 活塞杆螺纹有效工作圈数按下式计算：
()2120d -d 4
q πP N =、 式中 d0——螺纹外径（m ）；
d1——螺纹底径（m ）；
N ——螺纹有效工作圈数；
P ——活塞拉力（N ）；
q ——螺纹允许接触面压力（Pa ）。
3、螺纹强度的计算 活塞杆与活塞连接螺纹的强度可按下式校核。
根据第四强度理论：
（③）
（②）（①）拉合拉22310213204
25.1τσσπτπσ+===d k Pd d p
式中k 为螺纹连接摩擦系数，一般取0.07。
活塞的设计计算
设计活塞时应注意磨损问题。活塞磨损后，密封件容易在液压力作用下被挤入间隙而遭到破坏，因此要尽量提高活塞的耐磨性。从减轻活塞磨耗角度来说，活塞的最大运动行程速度最好不超过1m/s ，活塞的最大接触压力不超过2MPa 。
活塞的结构
按照结构特点，可分为普通活塞、整体活塞、装配活塞、耐磨环活塞、烧焊铜合金活塞等不同形式。在这里我们选用普通式活塞，这样活塞可以拆卸，用螺纹、罗定或卡键与活塞
杆连接，应该用最为广泛。在前面我们已经对螺纹进行了强度校核。
由于活塞杆在液压力作用下，沿缸筒往复滑动，因此，它与缸筒的配合应该适当，既不能太过紧密，也不能间隙过大。配合过紧，不仅是最低启动压力增大，降低机械效率，而且容易损坏缸筒和活塞的配合表面；间隙过大，会引起液压缸内部泄露，降低容积效率，是液压缸达不到要求的设计性能。因此在结构上应该慎重考虑，一般常用的密封结构以及特点有以下几种：
① 间隙密封
用于低压系统中活塞与缸体的密封。
② 活塞环密封
使用与温度变化范围大，要求摩擦力小、寿命长的活塞密封。
③ 密封圈密封
1、O 形密封圈 密封性能好，摩擦系数小，安装空间小。
2、Y 形密封圈 用在20MPa 压力下、往复运动速度较高的液压缸密封。
3、Y x 形密封圈 耐高压、耐磨性能好、低温性能好、逐渐取代Y 行密封圈。
4、V 形密封圈 可用于50MPa 压力下，耐久性好，但摩擦阻力大。
5、U 形密封圈 用于32MPa 以下系统中，其密封性能好，阻力较小。
在这里我们采用的间隙密封。
液压缸的工作行程的确定
液压缸工作行程长度可以根据执行机构实际同坐的最大行程确定，并参照表选取标准值。液压缸活塞行程参数有限次序按照表中的第1、2、3系列选用。本系统的最大行程是80，所以在这里我们选100的液压缸行程。
导向套的设计与计算
1、最小导向长度H 的确定
当活塞杆全部伸出时，从活塞支撑面中点到导向套滑动面中点的距离成为最小导向长度。如果导向长度古都按，将是液压缸因为间隙英气的初始挠度增大，影响液压缸的工作性能和稳定性。对于一般液压缸，最小导向长度应满足下式要求：
2
20D L H +≥ 式中 L ——最大工作行程（m ）；
D ——缸筒内径（m ）。
导向套滑动面的长度A ，在缸径小于80mm 时取
A=(0.6~1.0)D
这里我们取A=1.0D ，即A=0.4m
活塞宽度B 取
B=(0.6~1.0)D
这里我们同样取0.4m 。
2、导向套的结构
导向套有普通导向套、易拆导向套、球面导向套和静压导向套等，可按工作情况 进行选择，在这里我们全用的就是普通的导向套。这种导向套安装在支撑座或端盖上，油槽内的压力油起润滑作用并且可以张开密封圈唇边而起密封作用。
端盖和缸底的设计与计算
在单活塞杆液压缸中，有活塞杆通过的缸盖成为端盖；无活塞杆通过的缸盖成为缸头或者缸底。端盖、缸底与缸筒构成封闭的压力容腔，它不仅要有足够的强度来承受液压力，而且必须具有一定的连接强度。端盖上有活塞杆导向孔（或装导向套的孔）及防尘圈、密封槽，
还要连接螺钉孔，手里情况比较复杂，设计得不好容易损坏。
1、缸盖的设计计算（整体缸盖）
缸盖厚度h 为： ()
[]σπcp cp 1d d p 3h -=D
式中 D1——螺钉孔分布直径（m ），取M6；
P ——液压力（MPa ）；
dcp ——密封环形端平面平均直径（m ）；0.02m
[σ]——材料的许用应力（MPa ）。
将数值带入，得到h 为0.54m ，即h=0.54m 。
缸盖的内部连接强度计算
缸盖和缸筒的连接成为内部连接，通常有焊接、螺栓连接、螺纹连接、螺纹连接和卡键连接，强度计算方法如下（本系统采用螺纹连接）： 螺纹拉应力：
()221-d 4
D KF
πσ= 螺纹剪切应力： ()33101-d 0.2d D KP K =
τ 合成应力：
[]στσσ≤+=32n
式中 D ——缸筒内径（m ）；
K ——拧紧螺纹系数；
静载荷 K=1.25~1.5
动载荷 K=2.5~4
K 1——螺纹内摩擦系数，一般取K 1=0.12。
2、缸底
缸底分为平缸底，椭圆缸底，半球形缸底。本系统用平缸底。
3、缸体长度的确定
液压缸体内部长度应该等于活塞的行程活塞的宽度之和。缸体的外形长度还要考虑到两端端盖的厚度。一般液压缸缸体产固定不大于缸体内径的20~30倍。
在前面我们根据表，差得标准活塞行程，本系统的活塞行程为100mm ，活塞宽度为40mm ，所以缸体的长度为140mm 。
排气装置
如果排气装置设置不当或者没有设置排气装置，压力油进去液压缸后，缸内仍会存有空气。由于空气具有压缩性和滞后扩张性，会造成液压缸和整个液压系统在工作中的颤振和爬行，影响液压缸的正常工作。
军用与民用设备自动调平系统进行研究
军用与民用设备自动调平系统研究 研究目的 本论文是怎对现代高科技条件下的各种场合，对许多军用与民用设备自动调平系统进行研究。许多军用与民用设备正常工作是都需要一个高精度的水平平台，例如车载雷达，自行火炮，静力压桩机，重型车辆等。对平台水平度的调节是这些设备正常就位工作极重要的一环，因此提高重型车辆，军用设备，以及高空作业平台的机动性，缩短它们工作前的预调整时间提高它们的调平精度及工作的可靠性，是非常有必要的。 研究意义 随着我国经济，国防等各方面飞速发展，平台调平也与越来越受到重视，平台调平系统的研究越来越深入，这就需要我们不断地完善平台调平系统来为更多的设备服务。平台调平系统是解决现有的调平系统在调平时不能用偶小地进行调平或是调平不准确从而使工作生产产生不能有效率的进行的一种调平技术。本设计是基于电液控制的调平系统。 国内外研究现状分析 国内的军用民用调平设备起步较晚，所以这些设备主要采用的都是手动调整螺杆货液压千斤顶，通过目测气泡水平仪，由多人反复操作调节各螺杆支腿达到水平，近年来，这些设备都采用了自动调平系统，主要有机械式调平系统，和电液调平系统，这样大大缩短了调平时间。我国目前的液压调平系统是通过芯片PLC或是单片机来实现功能的。而国际上对液压自动调平系统研究都有了属于自己的准用芯片，它们在机械工作精度上，自动化程度上和系统响应速度都已经达到了很高的程度。现在液压自动调平系统一种比较先进的方法是采用NIOS II嵌入式处理器来实现液压自动调平系统工作的。 中国电子科技集团公司第14研究所研制的某高机动雷达车采用的液压调平系统，采用了搞灵敏度，搞精度的遂平传感器作为水平误差的检测反馈原件，实现了闭环调节。3分钟内精度可达到0.05°以内。 华东电子工程研究所面向模块化技术制作的机电式自动调平装置，该装置使用滚珠丝杠传动，搞功率晶体管模块驱动，双轴液体摆平和传感器等先进技术，精度可达0.05°以内，调平时间2分钟。 本文主要研究工作 研发民用自动调平系统有一系列的关键技术问题。需呀解决包括设计方案、控制策略，结构设计、仿真分析等问题。本文只对该课题进行预先的初步研究，并做了以下几个方面的工作。 1)查阅了大量的国内外有关电液控制的调平系统的文献资料，了解国内外的发展状况和最新技术水晶瓶的基础上，分析并总结国内外的成功研发经验，比较了各方案的优缺点并结合本课题的实际情况拟定了自动调平系统的总体方案。 2)调平系统设计：对调平过程进行了分析与建模，对解耦方法和水平误差度进行了探讨，提出了可行的调平方案，设计了调平系统。 总体研究方案 总体技术要求 调平系统技术要求 可移动载体，例如车载雷达，无线发射架，重型车辆等设备到达指定位置后，要求快速架设精确的水平基准。车载自动调平系统平台必须满足以下要求： 1）在移动状态下车载自动调平系统平台由载车运载进入工作状态时，平台由支撑系统支撑。 2）电液自动调平系统平台应在一定时间内（小于4分钟调平，并满足调平范围在4°，
三支撑平台自动调平算法研究
第１１卷第４期２０１１年２月１６７ｌ—１８１５（２０１１）４－０８０６—０６科学技术与工程 ＳｃｉｅｎｃｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｖｏｌ－ｌｌＮｏ．４Ｆｅｂ．２０ｌｌ ＠２０１１Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈ．Ｅｎｇｎｇ． 地球科学 三支撑平台自动调平算法研究 王颖刘杰张星 （６３８６１部队。白城１３７０００） 摘要分析了３支撑调平原理，提出了圆一平面自动调平的数学模型，并利用误差传播定律对该模型进行了误差分析和数据验证。数据结果表明，该算法的精度还是比较高的。将该算法应用到试验设备的调平系统中可以实现设备的自动、快速调平。 关键词调平系统电子水平仪误差传播定律 中图法分类号Ｐ２０４；文献标志码Ｂ 调平是把试验设备工作平面的水平调整到适合使用的要求，是许多设备正常工作的前提条件。尤其是对一些高精密设备，调平精度直接影响其总体精度。为了解决这个问题，生产厂家在研制生产的过程中在设备上安装半自动或自动调平系统。无论是自动调平，还是半自动调平，要想提高调平的速度和精度，都需要采取有效的调平算法。由于调整不同的支撑点，对其工作平面各点的水平改变是不一样的，因此调整设备的各支撑点将会相互影响和干扰，使调整工作出现反复悼Ｊ。对设备的水平调整需要进行深入的研究，以达到快速调平的目的，本文就此进行了一些探讨。 １调平原理 调平系统主要有３支撑、４支撑、６支撑等方案。本文所提出的调平算法主要是针对这种３支撑调平系统的。 现以圆板调平为例，分析３支撑调平原理。ＡＢＣ为一圆板．Ａ、Ｂ和Ｃ为三个支撑点，首先将设备的三个支点降到最低，把电子水平仪处在支点（如：Ａ点）的正上方，并与另外两个支点（如：Ｂ、Ｃ点）的连线尽量保持平行；然后逆时针转动设备一 ２０１０年ｌＯ月２８日收到，１１月１７日修改周，测得相对高差，并记录最低点（如支点Ａ）、中间点（如支点曰）和最高点（如支点Ｃ）（见图１（ａ））；当调整Ａ点使之升高时，Ａ点是沿着以Ｂ、Ｃ连线中点Ｄ为圆心，以ＤＡ为半径的网运动，该圆与支点Ｃ所在的水平面的交点Ａ’点即是Ａ点所要调整的位置（见图２）；当Ａ’点与Ｃ点在同一水平面时，中间点Ｂ再沿着以Ａ’、Ｃ连线中点Ｅ为圆心，以ＥＢ为半径的圆运动，该圆与支点Ｃ所在的水平面的交点∥点即为曰点所调整的位置（见图４），至此，完成调平。（文中的水平面即指大地水准面，以下皆简称水平面。调平的目的就是使设备的工作平面与大地水准面平行）。 图１调平示意图 ２圆．平面三支撑调平算法 确定最低点、中间点和最高点。
调平支撑装置液压控制系统设计
调平支撑装置液压控制系统设计
论文结构 ?绪论 ?平衡支撑装置整体方案的拟定?平衡支撑装置液压缸的设计?液压系统的设计 ?液压站的设计 ?PLC控制程序的设计
?调平支撑装置用液压缸作为支腿，通过控制液压缸的位移（高度），实现支撑装置的调平控制，需要完成液压原理图画四号图幅，PLC原理画四号图幅，液压站零号图，阀块零号图，油箱零号图的绘制，完成设计论文的编写。负载为6T。
?调平系统按支撑结构方式一般分有三点支撑调平、四点支撑调平和六点支撑调平等。根据驱动方式选取的不同,调平系统可以分为液压调平系统和机电式调平系统,其中液压调平由于负载能力较强、加速度性好等特点,多用于载荷较重场合,而机电式调平的稳定性好,结构简单、但承载能力有限等特点,多用于相对较轻载荷调平。 ?调平系统通常是采用工控机、微控制器、PLC或者单片机作为系统控制核心。 随着电子技术和自动控制技术的迅速发展,目前应用微机控制已经非常普遍,一般多采用单片机或可编程控制器(PLC)作为控制中心,以液压元件或机电元件作为执行机构。 ?现阶段，国内外的调平技术都已逐步成熟，但随着设备机动性的要求的不断提高，对调平系统调平时间和调平精度的要求也想要提高，与之相适应的自动精致调平技术也不断发展。今后的自动调平系统将向以下几个方向发展: 1.精确性， 2.稳定性， 3.快速性， 4.可操作性。
? 1.调平原理：工作台采用四点支撑，每个油缸的缸径一致，当工件放在工作台上，若想达到平衡，必须每个油缸的输出的力一致，因此四个油缸的无杆腔位置配有压力继电器，通过调节压力继电器动作所需压力，从而达到输出力相等的目的。 ? 2.液压回路设计：考虑到换向阀损坏，或者油管爆裂导致的工作台坠落，所以每个油缸上配有液压锁，防止油缸跌落。 ? 3.控制方面：考虑到电气故障配有急停开关，在正常工作调平时，通过一键按钮自动完成调平工作。控制系统采用三菱FX1N系列PLC，成本底，相对继电器控制系统结构紧凑，系统出现故障时容易排查。
车辆平台液压自动调平装置方案
车辆平台液压自动调平方案 1 引言 特种车辆在到达预定位置后,要求能快速架设精确的水平基准。高水平度的稳定平台对于车辆特种仪器操作有重要影响。以往车辆平台主要采用手动调整螺杆或手动液压千斤顶,通过目测气泡水平仪,由多人反复操作调节各螺杆支腿达到水平,这种方法调节时间长、水平精度低,操作难度大,且需要多人配合操作。近年来,车辆平台的调平采用了自动调平系统,其中主要有机电调平系统和电液调平系统,大大缩短了调平的时间,提高了调平的精度,只需要启动电源即可完成全部架设与调平。本方案论述电液调平的关键技术。 2 调平方案 2.1 调平系统 调平系统由检测、执行机构和控制系统3部分组成,具体包括双轴水平传感器、阀控液压缸和基于DSP的数字液压控制系统及相关连接电缆等组成。 (1) 检测装置为角度检测器,用来检测平台左右及前后的不平度。其检测值的大小是系统判断是否进行调平的依据,其检测精度的高低直接决定了系统的最终调平精度。 (2) 调平执行机构采用4 个带有自锁功能的液压支腿,将其对称布置在车辆底座的两侧,由相应的电液阀控制,通过支腿的上下伸缩,实现车辆的调平。 (3) 控制系统是自动调平系统的核心组成部分,本方案采用基于DSP处理器的数字控制系统完成控制算法，采用智能功率驱动模块替代传统的继电器方式对液压缸电磁阀进行控制；通过数字控制器的软件程序控制
液压机构动作，完成车辆的自动调平。 本方案设计考虑到安装的便利性将角度传感器集中在数字控制器内。 自动调平控制原理图如下： 2.2 水平度误差分析 图2 是4 点式承载平台示意图,采用4 个垂直液压缸来支撑平台。 图2 平台支撑示意图 水平传感器沿X 、Y 方向布置, X 、Y 两个方向的水平倾角为α和β,两传感器间的夹角为γ,则平台的倾斜角度θ可由α和β合成为 : 给 定 控 制 精 度 DSP 模块 电平 转换 驱动 模块 电磁阀 1 2 3 4 液压缸1 液压缸2 液压缸3 液压缸4 车 辆 平 台 两自由度角度传感器 数据采集模块 液压泵 电源模块 图 1 液压自动调平系统原理框图 CPLD 逻辑 控制
PLC控制的四点自动调平系统
1 引言 某火炮发射车为了提高命中率，在发射火炮前，必须先进行承载平台的调平。承载平台由四条支腿和四个轮胎支撑，为了保证调平后水平度的稳定，调平时首先让轮胎离地，只让四条支腿支撑平台，以克服轮胎变形引起的平面变化。要实现自动调平，就必须使电气控制系统和液压系统在计算机的控制下，成为一个有机的整体，协调、高效、准确地运行。平台控制的关键技术是调平算法的选择和自动调平技术的实现。我们使用了2个水平传感器，分别检测前后和左右的倾斜度，而每个支腿的升高都可能引起它们的变化，因此从控制系统来看，这是一个多输入多输出的强耦合的动态过程[1]。 火炮发射平台应该满足以下要求: (1) 调平后，平台由四条支腿支撑并与车体脱离; (2) 调平过程应在短时间内完成，并满足精度指标的要求; (3) 平台调平后，应进行锁定以保证平台的状态至少24小时不变。 为了提高火炮的机动性，我们研究开发了PLC控制的自动调平系统，这种系统调平时间短，调平精度高，操作简单可靠，对提高火炮的机动性能具有重大意义。 2 四点式平台的调平方法 图1是四点式承载平台示意图。按照对称矩形方式，采用4个垂直油缸来支撑平台。这种支撑形式具有稳定性好、抗倾覆能力强等优点，因此被广泛用于机动火炮的发射过程[2]。 图1 四点式承载平台示意图 调平系统中水平传感器安装如图2所示，水平传感器与平台的一条对角支点连线平行安装。平台有4个支点，平台重心不在两水平传感器交叉点上。如图2所示，2个方向倾角为α和β，传感器夹角为γ，则平台的倾斜度θ可以由α和β 合成为:
如果2个方向的控制精度为±δ，则调平后平台的水平误差为: 从(2)式可以得到，控制度δ一定，当γ=90°时，平台的水平误差θ取最小值，因此在大多数的调平系统中，两个传感器都互相垂直安装。此时 也就是说，两边的水平控制度应为整个平台水平控制度的，比如要求整个平 台的倾斜度为2′，则控制时2个方向的控制度应该为。 图2 传感器安装示意图 根据水平传感器测出的水平倾角可以判断出4个支承点的高低，找出最高点，按照“只升不降”的原则，采用升调平技术，把其他3个支点升高至与最高点处于同一水平面后，调平过程结束。其技术关键是如何根据2个水平倾角决定各支点应该升高的高度，以及采用哪种方法去精确控制各支点升高的高度。 3 调平的PLC实现及系统构成 由于PLC的高可靠性和接口的简易性，使用PLC实现自动调平是一种很好的方法。假定最高支点高度为A，某一支点高度为B，按照升调平方法，则B点需要升高的垂直高度为AB，我们可以用下面的公式计算出该支腿升高AB时所需要的脉冲数n，从而控制该支腿升高的高度，达到调平目的。 式中ΔP是产生1mm位移的固定脉冲，可以用实验方法精确测出支点升高1mm 所需的时间，编程控制加于液压开关的脉冲个数就可实现要求的位移。 本系统选用德国Siemens公司的SIMATIC S7-300系列的PLC作为主控元件，其结构框图如图3所示。该PLC系统包含电源模块、CPU模块、模拟量输入(AI)模块、数字量输入(DI)模块和数字量输出(DO)模块[3]。通过2个水平传感器检测平台的左右倾角和前后倾角是否满足精度。检测出的倾角信号经相敏整流电路后送给模拟量输入模块。模拟量输入模块用来输入水平检测信号，自动完成A/D
基于PLC的车载自动调平系统设计
龙源期刊网 https://www.sodocs.net/doc/0d17929432.html, 基于PLC的车载自动调平系统设计 作者：李志民黄辰 来源：《物联网技术》2017年第04期 摘要：车载自动调平系统是利用自动控制技术随时根据陆基面的不平整度自动调整支撑 脚的垂直高度，确保车载工作平台达到理想水平平整度要求的综合自动化系统。文中研制了可使战车高炮系统到达各种凹凸路面地点后底盘快速精确达到水平的调平系统，使战车高炮系统迅速转换为作战状态或者常规状态，确保发出精确的炮弹角度，提高系统的机动性。 关键词：自动调平；控制系统；PLC；调平系统 中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2017）04-0-02 0 引言 随着国内外军事形势和国防技术的发展，越来越多的军用设备需要根据任务需求随时变更工作地点。对于装备各种重型武器的战车，必须保证在各种恶劣的地理环境下完成精确打击，并且保证这些军用设备的机动性能。为了确保坦克火炮的连续射击精度，采用军用卡车底盘高射炮系统。战场地形不均匀，如果仅仅使用轮胎支撑，水平误差将直接影响射击精度，弹性效果也会影响连续射击的稳定性。因而火炮射击时，其底盘必须处于水平状态。当卡车到达指定地点后，利用调平系统迅速将底盘调至水平状态，这样设备才能快速进入工作，工作完成后也能迅速转移。此举既保证了设备的正常工作，又大大提高了设备的机动性。 1 调平系统的组成 调平系统的组成如图1所示。该系统由4套水平展开机构、4套撑腿、1套双轴水平检测器、1套温控装置、1套控制箱、1套车外操作盒、电缆组等组成。撑腿分为电液式和机电式。控制箱由PLC控制器、低压电源、操作员面板、中间继电器和保护设备等组成。 各部分作用如下： （1）水平展开机构：实现撑腿水平展开和收回。 （2）撑腿：调平系统的运行单元。 （3）可编程控制器PLC：调平系统的大脑。 （4）水平传感器：用于测量夹角。 （5）撑腿到位检测和报警装置：用于检测与报警。
大型光电设备基准平面自动调平系统
第17卷 第5期2009年5月 光学精密工程 Optics and P recision Engineering V ol.17 N o.5 M ay 2009 收稿日期:2008-07-15;修订日期:2008-09-11. 基金项目:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所三期创新工程资助项目(N o.061X20C060) 文章编号 1004-924X(2009)05-1039-07 大型光电设备基准平面自动调平系统 姜伟伟 1,2 ,高云国1,冯栋彦 1,2 ,陈兆兵 1,2 ,蒲继承 3 (1.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130033;2.中国科学院研究生院,北京100039;3.中国矿业大学,北京100083) 摘要:研制了一种光电设备自动调平系统。选用了3条机械支腿支撑大型光电设备载车,由安装在光电设备基座上的倾角传感器测得基准平面的倾角大小及方向,将此角度根据调平算法换算为3个机械支腿的伸长量,驱动机械支腿伸长使基准平面达到水平。给出了支撑腿数量和机械式支腿的选择依据,设计了一种可以在小角度范围内自动矫正受力方向的机械支腿,设计了整个传动系统,并且给出了驱动电路和调平算法。实验测定其调平精度为0.003b ,整个光电设备调平时间约为120s 。实验结果表明:与以往的调平系统相比,该系统缩短了光电设备开展工作的准备时间,提高了调平精度。 关 键 词:光电设备;机械支腿;限位;调平算法中图分类号:T H 741.14 文献标识码:A Automatic -leveling system for base -plane of large -size photoelectric equipment JIANG We-i w ei 1,2 ,GAO Yun -guo 1 ,FENG Dong -yan 1,2 ,CH EN Zhao -bing 1,2,PU J-i cheng 3 (1.Changchun I nstitute of Op tics ,Fine Mechanics and P hy sics , Chinese A cademy of Sciences,Chang chun 130033,China; 2.Gr aduate Univ er sity of Chinese A cad emy of Sciences ,Beij ing 100039,China; 3.China Univ er sity of M ining &Technology ,B eij ing 100083,China) Abstract:An auto matic -leveling system is dev elo ped.T hree m echanical supporting s are chosen to sus -tain a larg e -size photoelectric equipment,and a obliquity -senso r fix ed o n the pedestal of the photoelec -tric equipm ent is used to measure the size and direction of the o bliquity ang le fr om a baseplane.Based on a leveling alg orithm ,the o bliquity ang le is converted to elongatio ns of the mechanical supporting to drive the m echanical supporting to lev el the baseplane.T he reasons for choo sing three supporting points and m echanical supporting are introduced,then mechanical suppo rtings and the entir e transmis -sion sy stem are desig ned.A driven circuit and autom atic -leveling arithm etics are given also.Automat -ic -leveling ex periment indicates that the leveling precision of the autom atic -leveling system reach 0.003b ,and the lev eling time of photoelectric equipment is about 120s,w hich sho w s that this system is better than form er ly systems o n prepar ed time and precisio n. Key words:pho to electric equipment;mechanical suppor ting;limited -place;lev eling algorithm
机电式自动调平系统的方案
车载雷达机电式自动调平系统的方案 现代战争对雷达机动性能的要求越来越高，特别是机动陆面载体如车载雷达天线、发射架等设备，到达预定位置后，要求快速架设精确的水平基准。车载平台的人工手动调平已很难满足军方对雷达快速架设、快速撤收，以及平台高精度调平的要求。机电式自动调平与人工调平相比具有调平时间短、调平精度高、可靠性高等特点。本设计是以单片机和CPLD为控制核心，伺服控制器和伺服电机为执行单元的机电式四点支撑自动调平随动控制系统，能够实现机电式车载平台自动调平的全自动化、全闭环控制。其优点在于调平时间短(少于3分钟)、调平精度高(小于3’)、可靠性高、可在恶劣环境下工作等方面。 系统组成 调平原理 调平方式通常有3点式或4点式，特殊的还有多点式如6腿或更多腿平台。本系统根据实际的应用情况，采用4点式调平方式。四点支撑的工作平台X 轴、Y 轴是根据水平传感器的安装位置确定工作平台面上互相垂直的两个轴向，调平原理如图1所示。 在工作平台的支撑腿着地后, 控制系统开始进行调平。通过水平传感器的检测信号，可以找出工作平台的最高点。将水平传感器按如图1 所示方向安置于工作平台上，传感器输出含有X 和Y 轴信号，它们是与水平误差(角度) 成线性关系的数字信号。当X>0，Y<0时，撑腿A为最高点;X<0，Y<0时，撑腿B为最高点;X<0，Y>0时，撑腿C为最高点;X>0，Y >0 时，撑腿D为最高点。 假设撑腿着地后撑腿A为最高点(其他撑腿为最高点的情况相似)，根据水平传感器的信号，可以分别进行X轴和Y轴方向的调节。如先进行X轴调节，其过程如下：撑腿A和D不动，撑腿B和C同时上升一定位移，即工作平台绕撑腿A和D为轴线旋转，撑腿B和C同时上升，上升的数值由控制系统根据水平传感器的X轴反馈值决定，直至X轴呈水平状态。Y轴调节与X轴类似。若工作台的X轴和Y轴调节成水平状态，则可认为工作台已处于水平状态。4点调平的水平误差为q2=q12+q22，q1和q2分别为水平传感器的角度精度。若两个传感器的控制精度都为δ时，则水平误差。 4点及多点调平设计面临的一个主要问题是虚腿现象，即有一个腿受力很小或者悬空，这在调平过程中是不能允许的。当平台的负载均匀时，4个支撑点的受力应该均匀。本系统设计的处理办法是把平台支撑起来后，先进行一次粗调平(设定一个粗精度)，目的是使4个支撑点的受力比较接近。然后，再按照系统设定的调平精度进行调平。这样，调节的过程就中不会出现一腿受力过小(虚腿)，从而有效的预防虚腿现象的出现。
基于PLC控制的大载荷四点支撑液压自动调平系统
? 158 ? 基于PLC控制的大载荷四点支撑液压自动调平系统设计 安徽博微长安电子有限公司 席广辉 王 峰 皇淼淼 陶 烨 【摘要】液压自动调平系统的驱动力大，负载能力强，结构紧凑，适合在重型移动载体上运用。采用液压马达（带制动器、霍尔传感器）以及双向液压锁能使液压系统得到较高的锁紧精度，同时采用四点支撑结构，抗倾覆能力强，系统操作简单、使用方便，调平速度快，能有效提高车载平台的机动性。【关键词】自动调平；PLC；液压 1 引言 自动调平系统是雷达的重要组成部分，对于提高雷达车机动架设、测平性能，以及精确地测量目标的位置等其它参数都起着决定性的作用。本文介绍了采用电液结合的PLC液压系统技术来实现液压调平系统的控制与动力驱动的要求[1]，通过对水平倾角传感器的水平倾角角度的智能实时检测，控制液压马达驱动，实现雷达车四条撑腿联动并调至水平状态。 2 液压系统设计 液压系统采用小型车载工程用液压站，液压站由动力源、控制阀站、调平腿、管路等组成。系统由交流伺服电机和液压泵组成的动力源来提供动力，通过控制相关液压阀的工作状态，将油液通过液压管路传送给液压马达，液压马达驱动调平腿实现车辆的调平功能。系统的液压泵选用PARKER高压齿轮泵，通过控制伺服电机的转速来控制泵的输出流量，进而实现调平撑腿速度的改变。系统的最高压力通过安全阀（溢流阀）来设定，防止系统因故障而造成破坏。 液压系统工作原理如图1所示。启动电机2，电机带动双联泵运转，电磁阀4、7、13得电，此时液压马达通过液压油实现解锁。解锁完成后电磁阀7失电，电磁阀4、9、14～17得电，液压油经双向液压锁、平衡阀进入马达，带动马达旋转，进而带动撑腿运动。当四条调平撑腿均检测到着地信号后，系统进入调平状态。电磁换向阀3、9失电，马达低速带动调平腿运动。水平传感器发出信号到控制器PLC中，信号经过PLC处理后发出控制命令，驱动相应的马达运动，直到工作平台达到调平精度为止。当达到调平精度后，换向阀14～17、13、7、3失电，电机失电，泵停止工作[2]。 3 硬件设计 系统在硬件设计上，选用PLC为核心控制单元，通过 与外部人机界面单元、液压马达驱动单元、水平仪传感器单元以及方舱通信接口联接，构成完整的座车调平伺服系统[3]。硬件系统方案设计框图如图2所示。 图1 液压系统原理图 图2 硬件系统设计框图 主机控制部分是整个系统的核心，主要负责处理各传感器提供的信号，经程序处理后，变成输出信号传送
氮气泡沫调剖技术研究与应用
氮气泡沫调剖技术研究与应用 针对注水油田层间矛盾大，注水效果差的问题，利用氮气泡沫调剖技术，调整吸水剖面，达到改善断块水驱效果的目的。 标签：氮气；调剖 1.前言 氮气在油田开发中的应用是20世纪70年代发展起来的新技术。美国和加拿大已开发出多种氮气应用技术，并达到相应的应用规模，其技术处于世界领先地位。我国在20世纪80年代开始进行了一系列的室内实验研究，90年代初开始现场试验。通过优化研究，金海采油厂进行了氮气泡沫调剖技术现场试验，取得了较好的增油降水效果。 2.氮气泡沫调剖技术 海26块注水开发早期主要采取的是笼统注水，由于储层纵向上非均质性，造成相对吸水较少的低渗透层所对应的油井收效甚微，而吸水量较大的高渗透层所对应的油井水淹严重，层间矛盾十分突出。氮气泡沫调剖技术主要是针对海26块生产中出现的问题提出的，通过调整油层吸水剖面，降低水相渗透率、界面张力、原油粘度及重力分异驱替原理，提高水泾效果。 2.1发泡剂的筛选。 实验在带玻璃观察窗和磁力搅拌转子的不锈钢高温高压反应釜内进行。实验过程如下：将复配的5种发泡剂，用蒸馏水配制发泡剂含量为0.5%的发泡剂溶液，取150ml倒入高温高压反应釜中，均匀注入氮气，使得反应釜内压力为1MPa；仪器温度分布设置在30℃、100℃、150℃、200℃、250℃和300℃，测量发泡体积和半衰期。通过实验筛选出一种耐温280℃，100℃时半衰期>240min的发泡剂。 2.2发泡剂使用浓度优化。 为了确定发泡剂在多孔介质中产生泡沫所需的最低浓度，配置了不同浓度的发泡剂，先把填砂管饱和水、水测渗透率，然后注入0.1PV发泡剂溶液，在氮气注入压差为0.8MPa下发泡（气体体积固定为0.8PV，大气压下），考察后续注水时阻力因子随浓度的變化。 用不同浓度的表面活性剂水溶液进行水气交替注入实验时，发现当发泡剂浓度为0.3%时，发泡后的后续水驱出口端有时看不到泡沫的产生，发泡前后阻力因子变化较小，而且气液比例对发泡前后水驱阻力因子的影响也不敏感；当发泡剂浓度达到0.5%时，阻力因子呈跳跃性增大，这是由于此时达到了发泡剂的临
小型无人机陀螺仪校准平台自动调平系统研究
目 录 摘要.................................................................................................................................................................. I ABSTRACT ................................................................................................................................................... I II 第一章绪论 (1) 1.1研究背景 (1) 1.2调平系统发展历史 (1) 1.3国内外发展现状 (2) 1.4本文研究的主要内容 (3) 1.5本章小结 (4) 第二章系统总体设计方案 (5) 2.1系统的设计要求 (5) 2.1.1定性指标 (5) 2.1.2定量指标 (5) 2.1.3可靠性要求 (5) 2.1.4安全性要求 (6) 2.2系统调平方案的选择 (6) 2.2.1 主控制器的选择 (6) 2.2.2 支撑方式的选择 (7) 2.2.3 传动方式的选择 (9) 2.3总体设计方案 (11) 2.4本章小结 (14) 第三章系统硬件选择及电路设计 (15) 3.1机械系统设计 (15) 3 .1.1 伺服电机及驱动器的选择 (15) 3.1.2滚珠丝杠的选择 (20) 3.1.3减速机的选择 (20) 3.2控制系统设计 (21) 3.2.1 可编程控制器(PLC) (21) 3.2.2 PLC及扩展模块的选择 (22) 3.3倾角传感器及显示表头 (27) 3.4操作面板 (30) 3.5接口转换板 (32) 3.6系统的总体设计 (33) 3.7本章小结 (35)
车载系统调平机构设计
一选题背景 1．课题的来源、目的及意义： 很多国防及工程机械，如导弹发射车、各种机动雷达天线座车、重型起重机、打桩机等，到达预定位置后, 为了增加其作业稳定性要求快速架设精确的水平基准使车身在工作过程中保持水平状态。这些车载平台一般都设有液压支腿，支腿的形式和液压系统的组成多种多样，以往采用手动调整螺杆或液压千斤顶，通过观察水泡,由多人反复操作调节各螺杆支腿达到水平，这种方法调整时间长、精度低，操作难度大，且需要多人配合操作。近年来，自动调平方法发展得很快，包括液压调平和机电调平系统，大大缩短了调平的时间,提高了调平的精度，只需要启动电源即可完成全部架设与调平。常见的调平机构有螺旋支腿和液压支腿两种形式, 将多个支腿对称布置在发射系统两侧, 通过支腿的上下伸缩, 实现发射系统的调平。而常用的支臂形式一般有折叠式支臂、收缩式支臂和仿生式支臂。需要选择一种合适的调平方法，合适的支腿形式以及其布置结构达到高精度高可靠地调平，稳定地受力和支腿能轻松展开收拢的目的。 如今车载平台的调平应用得非常广泛，在军事上应用于雷达野战车，导弹发射车及火炮等高科技武器装备，在工业上应用于起重机，高空作业机，打桩机，挖掘机，摊铺机等多种工程机械。如果能设计出一种更快速，更稳定，更高精度的调平机构将会大大增加这些武器快速投入战斗的能力和工程上的效率，可使我国的国防力量在这个方面得到很大的提高，工业经济方面也会得到很高的收益。 2．应解决的主要问题及技术指标： 主要问题： （1）双轴水平传感器实现四点追逐式调平：在该方式下需要考虑控制系统与执行系统的精度问题 （2）支腿的展开及布置形式：要易于操作，保证整车的通过性 （3）支腿的受力分析：由于负载较大要考虑结构的刚性问题，影响调平精度，还要使四个支撑点的受力均匀避免其中有一腿不受力或悬空 （4）液压缸的锁紧：由于液压缸的内泄漏不可避免，为保证长时间工作不出现软腿现
基于PLC的高空作业车自动调平系统毕业设计论文
南京工程学院 自动化学院 本科毕业设计（论文）题目：基于PLC的高空作业车自动调平系统
Graduation Design (Thesis) The high assignment car is based on PLC automatic levelling system By Liu feng run Supervised by Prof. LIU Yunxia School Of Automation Nanjing Institute of Technology June，2010
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名：日期：
学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名：日期：年月日 导师签名：日期：年月日
PLC控制的自动调平系统
PLC控制的自动调平系统 内容来源于 https://www.sodocs.net/doc/0d17929432.html,/%C5%C9%BF%CB%D6%B1%C1%F7%B5%F7%CB%D9%C6%F7/blog/i tem/20301a43e17ce09eb3b7dc3e.html 引言 为保证平台稳定，被调平台有五条支腿，分别用5个执行元件控制其高度，以调整平台的水平度;用2个水平敏感元件检测其水平度，2个水平敏感元件垂直安装，分别用于检测平台前后方向的水平度和检测平台左右方向的水平度。图1是被调平台与支腿和水平传感器安装示意图(图中未标出平台上的设备)。 图1被调平台与支腿和水平传感器安装示意图 5个调平支腿高度及2个水平敏感元件的输出，构成了五输入二输出的多输入输出系统，每一调平支腿高度变动，都有可能影响平台的水平度，因此它是一个强耦合的系统。 2完全解耦的控制方法 系统虽有5个输入，2个输出，但我们知道，三点决定平面，所以在调平控
制量中有二个输入量是冗余量，只需选择平台重心在三支点构成的三角形内，控制这个三角形的三个支腿高度，即可实现调平;在调平结束后，再控制其余二个支腿着地即可。所以实际系统应是三输入二输出系统，经过分析可以得到水平敏感元件的输出α与β是三个调平支腿高A、B与C的函数: α=f1(A，B，C) β=f2(A，B，C) 平台调平后，应得到α≤δ，β≤δ。δ是一个允许的很小倾角。A、B、C与α、β 之间是强耦合的。 应用理论和实验方法都可得出其传递函数，设平台输入与输出关系表示如下: 式中G N M是α、β对于A、B、C的传函;GN M中下标N=1、2代表水平敏感元 件的输出α与β，M=1、2、3代表三支腿高A、B与C。设有一个预补偿矩阵K p(s)使(2)式成立。 式中K P Q中下标Q=1、2代表预补偿函数的二个输入α与β，P=1、2、3代表补偿传函的三个输出A、B与C。若 则可实现完全解耦。为使完全解耦，必需求出k(S)，并且按(4)式实时计算A、B和C，然后实施控制。
车载自动诊断系统
车载自动诊断系统 目录 【何谓OBD】 【OBD的工作原理】 【OBD的发展】 【OBD引入面临的问题】 【OBD在中国】 OBD是英文On-Board Diagnostics的缩写，中文翻译为“车载自动诊断系统”。这个系统将从发动机的运行状况随时监控汽 车是否尾气超标，一旦超标，会马上发出警示。当系统出现故障时，故障(MIL)灯或检查发动机(Check Engine)警告灯亮，同时动力总成控制模块(PCM)将故障信息存入存储器，通过一定的程序可以将故障码从PCM中读出。根据故障码的提示，维修人员能迅速准确地确定故障的性质和部位。 从20世纪80年代起，美、日、欧等各大汽车制造企业开始在其生产的电喷汽车上配备OBD，初期的OBD没有自检功能。比OBD更先进的OBD-Ⅱ在20世纪90年代中期产生，美国汽车工程师协会(SAE)制定了一套标准规范，要求各汽车制造企业按照OBD-Ⅱ的标准提供统一的诊断模式，在20世纪90年末期，进入北美市场的汽车都按照新标准设置OBD。 OBD-Ⅱ与以前的所有车载自诊断系统不同之处在于有严格的排放针对性，其实质性能就是监测汽车排放。当汽车排放的一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)、氮氧化合物(NOx)或燃油蒸发污染量超过设定的标准，故障灯就会点亮报警。 虽然OBD-Ⅱ对监测汽车排放十分有效，但驾驶员接受不接受警告全凭“自觉”。为此，比OBD-Ⅱ更先进的OBD-Ⅲ产生了。OBD-Ⅲ主要目的是使汽车的检测、维护和管理合为一体，以满足环境保护的要求。OBD-Ⅲ系统会分别进入发动机、变速箱、ABS等系统ECU(电脑)中去读取故障码和其它相关数据，并利用小型车载通讯系统，例如GPS导航系统或无线通信方式将车辆的身份代码、故障码及所在位置等信息自动通告管理部门，管理部门根据该车辆排放问题的等级对其发出指令，包括去哪里维修的建议，解决排放问题的时限等，还可对超出时限的违规者的车辆发出禁行指令。因此，OBD-Ⅲ系统不仅能对车辆排放问题向驾驶者发出警告，而且还能对违规者进行惩罚。 据了解，国内合资汽车厂近年来引进的一些车型在欧洲也有生产销售，它们本身就配备有OBD并达到了欧III甚至欧IV标准，国产后往往会减去或关闭OBD，一方面是节约成本，也为了避免在油品质量不达标的情况下因OBD报警而引发麻烦。 OBD，不仅涉及到汽车技术的本身，而且还会受油品等相关条件限制，同时也对驾驶者提出了更高的使用要求。OBD，对汽车是一次系统的革命 【何谓OBD】 OBD（On-Board Diagnostic System）为“车载诊断系统”。当与控制系统有关的系统和或相关部件发生故障时，可以向驾驶者发生警告。 OBD系统的应用是欧III排放标准中最大的特点，功能正确的发挥对于用车排放的控制十分重要，目前国内汽车还无经验，国外正在发展。 【OBD的工作原理】 OBD装置监测多个系统和部件，包括发动机、催化转化器、颗粒捕集器、氧传感器、
车载雷达机电式自动调平控制系统
第３２卷第６期２００４年６月 华中科技大学学报（自然科学版） Ｊ．ＨｕａｚｈｏｎｇＵｎｉｖ．ｏｆｓｃｉ．＆Ｔｅｃｈ．（ＮａｔｕｒｅｓｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ） Ｖ０１．３２Ｎｏ．６ Ｊｕｎ．２００４ 车载雷达机电式自动调平控制系统 冯仪陈柏金 （华中科技大学塑性成形模拟及模具技术国家重点实验室，湖北武汉４３００７４） 摘要：介绍了一套应用于某型车载雷达的四点支撑机电式自动调平控制系统．该系统的设计集执行机构、锁定机构和速度、位置反馈装置于一体，实现了机电一体化，具有体积小、重量轻、可靠性高、无极调速、调平精确、系统掉电后可长期锁定调平精度等特点；实现了平台全升全降，撑腿落地自动检测，撑腿行程自动反馈，撑腿过行程和过载保护，水平监控，自动调平，撑腿自动锁定、解锁，本控、遥控和手动操作等功能．调平精度小于１’，调平时间小于２ｍｉｎ． 关键词：车载雷达；自动调平系统；机电一体化；水平传感器；ＰＬＣ 中图分类号：ＴＮ９５７文献标识码：Ａ文章编号：１６７１—４５１２（２００４）０６—００６６—０３ ＧＤｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｏｆａｕｔｏｍａｔｉｃａｌｌｙｌｅＶｅｌｉｎｇｏｆＶｅｈｉｃｌｅ－ｂｏｒｎｅｒａｄ铀．ｓ 凡馏Ⅵ吼鲫＆巧ｉ孢 Ａｂｓｔｒ舵ｔ：Ａｎａｕｔｏｍａｔｉｃｌｅｖｅｌ∞ｎｔｒｄｓｙｓｔ锄ｆｏｒｔｈｅｐｌａｔｆｏ咖ｗｉｔｈｆｏｕｒｌｅｇｓｕｓｅｄｉｎａｖｅｈｉｃｌｅ—ｂｏｍｅｒａｄａｒｗａｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．ＴｈｅａｃｔｕａｔｉｎｇｍｅｃｈａｎｉＳｎｌ，ｌｏｃｋｍｅｃｈａｎｉｓｍ，ｓｐｅｅｄａｎｄｐＩ。ｓｉｔｉｏｎｆｅｅｄｂａｃｋｄｅＶｉｅｅｏｆｔｈｅｓｙｓ— ｔｅｍｗｅｒｅｄｅｓｉｇｎｅｄｗｉｔｈｍｅｃｈａｔｒｏｎｉｃｓ．ＴｈｉｓｓｙＳｔｅｍｃｏｕｌｄ∞ｎｔｒｄａＵｒｉＳｅａｎｄｆａｌｌｏｆｔｈｅｆｏｕｒｋ；ｓｏｆｔｈｅｐｌａｔ－ｆｏｍ，ａｕｔｏｅｘ锄ｉｎｅｔｈｅｌｅｇｓｆａＵｔｏｔｈｅｇｍｕｎｄ，ａｕｔｏｆｅｅｄｂａｃｋｔｈｅｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆＩｅｇｓ，ｐｒｏｔｅｃｔｔｈｅｌｅｇｓｆｒｏｍ ｏｖｅｒｆｌｏｗｉｎｇｏｆｐｏｓｉｔｉｏｎａｎｄｋｄｉｎｇ，ｋｅｅｐｌｅｖｅｌ，ａｕｔｏｌｅｖｅｌ，ａｕｔｏｌｏｃｋａｎｄｕｎｋｋｔｈｅｌｅｇｓ，ｃｏｎｔｒｏｌｉｔＳｅｌｆ，ｃｏｎｔｒｏｌｉｎｄｉｓｔａｎｃｅａｎｄｗｉｔｈｈａｎｄ．Ｔｈｅｌｅｖｅｌｉｎｇｐｒｅｃｉｓｉｏｎｏｆｔｈｅｓｙｓｔ咖ｉｓｌｅＳＳｔｈａｎ１ｃｅｎｔａｎｄｔｈｅｌｅＶｅｌｉｎｇｔｉｍｅｉｓｌｅＳｓｔｈａｎ２ｍｉｎｕｔｅｓ．ＴｈｅｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｏｆｔｈｉｓｌｅｖｅｌｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍｗａＳａｎａｌｙｚｅｄｔｏｆｉｎｄｗａｙｔｏｈｉｇｈ ｅ“ｉｃｉｅｎｃｙａｎｄｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｖｅｈｉｃｌｅ—ｂｏｍｅｒａｄａｒ；ａｕｔｏｍａｔｉｃａｌｌｙｌｅｖｅｌｉｎｇｓｙｓｔｅｍ；ｍｅｃｈａｔｒｏｎｉｃｓ；ｔｉｌｔｉｎｇａｎｇｌｅｓｔｒａｎＳｄｕｃｅｒ； ＰＬＣ Ｆ明ｇＹｉＰｏｓｔｇｒａｄｕａｔｅ；ｓｔａｔｅＫｅｙＬａｂ．ｏｆＰｌａｓｔｉｃＦｏ肌ｉｎｇＳｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄＤｉｅ＆ＭｏｕｌｄＴｅｃｈ．，ＨｕａｚｈｏｎｇＵｎｉｖ．ｏｆＳｃｉ．＆Ｔｅｃｈ．，Ｗｕｈａｎ４３００７４，Ｃｈｉｎａ． 机动陆面载体如车载雷达天线、发射架等设备，到达预定位置后，要求快速架设精确的水平基准ｕＪ．机电式自动调平与液压式自动调平相比具有调平时间短，调平精度高，可靠性高等特点［２｜．本课题对某型车载雷达原有调平控制系统进行了全面改造，实现了机电式车载平台自动调平的全自动化、全闭环控制． １系统调平方案 自动调平系统由４套撑腿、１套水平传感器和１套控制箱组成．撑腿由滚珠丝杆、减速机和带光电编码器的伺服电机组成；水平传感器采用双轴电子水平监测器；控制箱由４套撑腿电机驱动器、低压电源、接口转换板、状态文本显示器、ＰＬＣ控制器、继电器、温控加热器、风扇以及保护开关等机电器件组成． １．１调平方法 四点支撑的工作平台的Ｘ轴、ｙ轴是根据水平传感器的安装位置确定的工作平台面上互相垂直的两个轴向． 调节一个平面到水平状态的调节过程可以有 收稿日期：２００３一１０．１５． 作者简介：冯仪（１９踟．），男，硕士研究生；武汉，华中科技大学塑性成形模拟及模具技术国家重点实验室（４３００７４）Ｂｍ棚：ｈａｍａｎｉ＠１６３．∞ｍ 万方数据