[发明专利]大型筒状结构件自动调姿对中控制系统及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种控制系统及方法，特别是涉及一种调姿控制系统及方法。

背景技术

目前，大型筒状结构件的对接，在飞机装配、管线对接、飞船太空对接等领域广泛应用，某些产品需要多次实现分离与对接过程。在大型筒状结构件的对接过程中，要保证其可靠连接，首先需要解决其同心问题，即通过其自身姿态调节消除初始误差，使两筒状结构件的同心度满足对接要求。传统的调姿对中过程均采用人工测量、调整的方法，效率较低，对操作人员依赖性强。为保证安全性和可靠性要求，设置了多个人工检测、操作环节，一个完整的工作流程需要多人配合操作，耗时较长。

发明内容

本发明的目的是提供一种大型筒状结构件自动调姿对中控制系统以及利用该系统的控制方法用于解决上述技术问题。

本发明大型筒状结构件自动调姿对中控制系统包括对中控制单元、对中检测单元、激光位移传感器、第一位姿控制单元、前压力继电器、前拉线位移传感器、前步进电机、前调整装置、活动筒状结构件、固定筒状结构件；

对中控制单元的信号输入端通过CAN总线与对中检测单元的信号输出端相连接，对中检测单元的信号输入端与激光位移传感器的信号输出端相连接；

对中控制单元的信号输出端经CAN总线连接到第一位姿控制单元的信号输入端，前压力继电器、前拉线位移传感器、前步进电机分别与第一位姿控制单元和前调整装置相连接，前调整装置与活动筒状结构件机械连接；

所述激光位移传感器用于实现两大型筒状结构件对接部位空间偏差距离的检测，并将检测结果传输给对中检测单元；所述对中检测单元用于将接收的检测结果转换为CAN总线上能够传输的信息并经CAN总线将转换的信息上传给对中控制单元；所述对中控制单元对激光位移传感器的检测信息进行解析计算，得出其空间位姿偏差，并解析出将大型筒状结构件位姿调整装置上各执行技术数控油缸的调整数据通过CAN总线发送至第一位姿控制单元和第二位姿控制单元；所述第一位姿控制单元用于接收相应的压力传感器和拉线位移传感器的检测信息，并且根据检测信息实时控制相应的步进电机，从而实现数控油缸位移的闭环控制和过程误差检测；所述前调整装置包括第一升降油缸、第二升降油缸、横移油缸；所述前压力继电器用于检测相应的数控油缸的工作油路的油压值；前拉线位移传感器用于检测相应数控油缸的缸杆的伸出长度。

还包括第二位姿控制单元、后压力继电器、后拉线位移传感器、后步进电机、后调整装置；

对中控制单元的信号输出端经CAN总线连接到第二位姿控制单元的信号输入端，后压力继电器、后拉线位移传感器、后步进电机分别与第二位姿控制单元和后调整装置相连接，后调整装置分别与活动筒状结构件机械连接；

所述第二位置控制单元分别接收相应的压力传感器和拉线位移传感器的检测信息，并且根据检测信息实时控制相应的步进电机，从而实现数控油缸位移的闭环控制和过程误差检测；

所述后调整装置分别包括第一升降油缸、第二升降油缸、横移油缸，与前调整装置配合实现大型筒状结构件的上下、左右、俯仰、横摆四个自由度的调节；

后压力继电器用于检测相应的数控油缸的工作油路的油压值；后拉线位移传感器用于检测相应数控油缸的缸杆的伸出长度。

大型筒状结构件自动调姿对中控制系统的自动调姿对中方法包括如下步骤：

S1、判断第一径向激光位移传感器、第二径向激光位移传感器和第三径向激光位移传感器是否有正常采集值：

如果有正常采集值则进入S2；

如果有任意一个激光位移传感器没有正常采集值，则继续S1进行判断。

S2、采集第二径向激光位移传感器的检测值X2r和第三径向激光位移传感器检测值X4r，计算W＝X2r-X4r，如│W│≤1mm，则转到下一工步；如果│W│>1mm，前调整装置的横移油缸、后调整装置的横移油缸同步左移(W/2)mm。

S3、首先检测第一径向激光位移传感器的采集值X1r，计算Q＝X1r。如│Q│≤0.5mm，则检测三个轴向激光位移传感器是否有信号，如果有则转下一工步，否则停机报错。如果│Q│>0.5mm，则前后两个调整装置的四个升降油缸同步上升(Q)mm，然后检测三个轴向激光位移传感器是否有信号，如果有则转下一工步，否则停机报错。