基于单片机的液压调平系统研究

wozuishuai

摘要:针对火炮野外作业时各种位置状态和不同俯仰角度较复杂的特点,以单片机AT89C51为主控制器、液压缸为执行机构、双轴倾角
* S* ?% |4 x/ J2 h9 x传感器为倾角的反馈元件,采用向中点看齐的调平策略,设计了一种火炮性能测试液压调平平台,该平台能自动调平和按要求自动倾
; L, B- e" Z, [6 j! [5 l1 O斜,实现了野外作业时各种位置状态的实验室模拟。
5 z9 V1 M6 p) ^3 m7 m0 n! W关键词:性能测试;单片机;液压平台;调平策略
对火炮进行性能测试时，要求能模拟野外作业时的各种位
置状态和工况。为此,笔者设计了一种基于单片机AT89C51为
控制中心的自动液压调平平台。该实验台能快速精确调平,并
* Z2 S5 Y- I8 [+ l7 M能按照设定要求进行X、Y方向的倾斜,倾斜角度范围,误差范
围小于,可实现火炮野外作业时各种位置状态和俯仰角度的实
. X' W. D2 p% X) w- Q验室模拟,用于火炮出厂前各种工况的性能测试。
1支撑方案设计
1.1支撑点数分析与确定
目前,调平系统支撑方式主要有三点支撑、四点支撑和六
1 I0 B8 Y" p- _" ]点支撑三种情况-。三点支撑较易实施，调平相对容易，缺点是
- J3 e: r  _/ Q: E抗倾覆能力差,调平后的水平误差较大。若三点式平台的倾角
( x3 y5 b/ E0 @, `3 L4 M4 S传感器按等边三角形布置,即两传感器的夹角为60°,沿两传
* @0 d# f  l$ k感器的X方向和Y方向的控制精度都为+δ，则水平误差为
" u, c# A0 e! C6 l0=28。六点调平支撑可靠,抗倾覆能力强,但存在静不定问
题，容易产生“虚腿”。静不定次数越高，系统越复杂。六条腿支
$ U3 O* @+ Q& Y8 N' z撑一个平台,按照三点决定一一个平面的原则,支撑腿可构成20
! I0 O5 J0 `+ i3 v3 Z; T" n个稳定平面。当平台水平度不满足要求时,理论上存在20种调
平策略可使平台调平。多组调平策略的选择给整个控制系统带
1 V' f3 b: \% ^) K' M' [+ ~来了巨大的计算负担,在- -定程度上影响了控制的实时性。
结合系统应用的实际情况,综合考虑平台稳定性、调平精
度系统成本等因素,本实验平台采用液压缸四点支撑调平法,
两传感器夹角为90° ,水平误差为0=V2 8-4,较三点支撑
- ?" x/ R" n4 p  X! }) `小。其支撑结构如图1所示。

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多组调平策略的选择给整个控制系统带来了巨大的计算负担