四點(diǎn)調(diào)平系統(tǒng)調(diào)平策略的研究

李衛(wèi)華

摘 要：本文對(duì)四點(diǎn)調(diào)平系統(tǒng)的調(diào)平策略進(jìn)行了詳細(xì)的研究，分析了不同調(diào)平策略下調(diào)平系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)基本原理，研究了不同調(diào)平策略對(duì)調(diào)平精度、調(diào)平時(shí)間的影響。本研究對(duì)于自動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)及調(diào)試都具有實(shí)際的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：四點(diǎn)調(diào)平;調(diào)平策略;調(diào)平誤差;修正方法

0 前言

在進(jìn)行四點(diǎn)調(diào)平系統(tǒng)研發(fā)前首先要確定采用何種調(diào)平策略。四點(diǎn)調(diào)平系統(tǒng)調(diào)平時(shí)存在超靜定和支腿耦合問(wèn)題，會(huì)出現(xiàn)“虛腿”和支腿超載的潛在危險(xiǎn)[1]。調(diào)平策略的選取，直接影響調(diào)平的精度和調(diào)平時(shí)間。本文在理論分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合大量的試驗(yàn)，提出了自己的一些見(jiàn)解，供設(shè)計(jì)人員參考。

1 調(diào)平策略

根據(jù)自動(dòng)調(diào)平時(shí)支腿運(yùn)動(dòng)數(shù)量，調(diào)平策略可分為逐最高點(diǎn)法及最短時(shí)間調(diào)平法。下面對(duì)兩種調(diào)平策略調(diào)平功能實(shí)現(xiàn)的原理進(jìn)行分析。

1.1 逐最高點(diǎn)法策略

采用逐最高點(diǎn)法進(jìn)行自動(dòng)調(diào)平的過(guò)程中，根據(jù)實(shí)時(shí)檢測(cè)的角度信號(hào)，先判斷哪一個(gè)支腿為最高支腿，進(jìn)而依次將其余3個(gè)較低位置的支腿上升進(jìn)行調(diào)平，支腿只有單向的上升運(yùn)動(dòng)，沒(méi)有反向下降過(guò)程。調(diào)平后支腿理論伸出量如圖1所示。

如上圖所示，自動(dòng)調(diào)平前四個(gè)支腿的最高點(diǎn)分別為A、B″、C″、D″，自動(dòng)調(diào)平后四個(gè)支腿的最高點(diǎn)分別為A、B、C、D，自動(dòng)調(diào)平后，最高點(diǎn)支腿A不動(dòng)，其余三個(gè)支腿的理論行程為BB″、CC″、DD″。

基于調(diào)平結(jié)束后，任何支腿不高于原最高點(diǎn)A的原則，確定支腿上升數(shù)值時(shí)，肯定不能完全按照理論行程，設(shè)計(jì)時(shí)首先將支腿的伸出量設(shè)定可以滿足與X軸夾角α及與Y軸夾角β均為自動(dòng)調(diào)平精度的下限。依次進(jìn)行完BCD三根支腿的動(dòng)作后，判斷采集的角度數(shù)據(jù)是否滿足自動(dòng)調(diào)平精度指標(biāo)，如不滿足根據(jù)試驗(yàn)情況選取合適參數(shù)進(jìn)行修正。

1.2 最短時(shí)間調(diào)平法

最短時(shí)間調(diào)平法通過(guò)完全解耦的調(diào)平策略，計(jì)算出各個(gè)支腿相對(duì)位置及各個(gè)支腿如何運(yùn)動(dòng)才能使調(diào)平時(shí)間最短，支腿同時(shí)向綜合最小行程位置運(yùn)動(dòng)，自動(dòng)調(diào)平后支腿既有上升也有下降，最終停留在中間位置的預(yù)定點(diǎn)。

四點(diǎn)調(diào)平系統(tǒng)具有四個(gè)支腿高度輸入及2個(gè)夾角輸出，構(gòu)成了四個(gè)輸入量?jī)蓚€(gè)輸出量的多輸入輸出系統(tǒng)。四個(gè)輸入量中任何支腿的位移變化，其結(jié)果具有不確定性，既有可能導(dǎo)致2個(gè)夾角數(shù)值變化，也可能不會(huì)導(dǎo)致2個(gè)夾角數(shù)值變化，可知四個(gè)輸入量在某時(shí)刻必有1個(gè)是冗余量[2]。去除一個(gè)“虛腿”的輸入量，此時(shí)，系統(tǒng)為3個(gè)輸入量與兩個(gè)輸出量的定輸入定輸出系統(tǒng)。列出帶函數(shù)的方程組，求解即可得到每個(gè)支腿需要伸出的數(shù)值。

2 調(diào)平策略和調(diào)平精度、調(diào)平時(shí)間的關(guān)系

根據(jù)前面所述，采用不同的控制策略，調(diào)平系統(tǒng)的調(diào)平精度和調(diào)平時(shí)間存在明顯的差別，必須根據(jù)實(shí)際需要來(lái)選擇正確的調(diào)平策略，以獲得較好的調(diào)平精度和調(diào)平時(shí)間。

2.1 逐最高點(diǎn)法對(duì)調(diào)平精度、調(diào)平時(shí)間的關(guān)系

采用逐最高點(diǎn)法進(jìn)行自動(dòng)調(diào)平，各支腿在調(diào)平的過(guò)程中做單向運(yùn)動(dòng)可以有效避免產(chǎn)生反向間隙，提高了系統(tǒng)的調(diào)平精度[3]。自動(dòng)調(diào)平結(jié)束后平臺(tái)水平面與理想平臺(tái)水平面還會(huì)有一定的誤差，并且實(shí)際兩個(gè)方向的夾角與調(diào)平前的夾角偏移方向一致，不會(huì)產(chǎn)生“0點(diǎn)”漂移。調(diào)平精度較高。

采用逐最高點(diǎn)法進(jìn)行自動(dòng)調(diào)平的過(guò)程中，3個(gè)較低位置的支腿按照特定順序分別單獨(dú)運(yùn)動(dòng)，自動(dòng)調(diào)平時(shí)間必然加長(zhǎng)。采用逐最高點(diǎn)法進(jìn)行自動(dòng)調(diào)平，支腿上升接近結(jié)束時(shí)，加入“虛腿”調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)，在保證精度的同時(shí)，也會(huì)降低平臺(tái)的響應(yīng)速度，需要重新進(jìn)行落地判斷，防止“虛腿”現(xiàn)象的產(chǎn)生[4]。

2.2 最短時(shí)間調(diào)平法

采用最短時(shí)間調(diào)平法時(shí)，四個(gè)支腿依據(jù)實(shí)際情況作出升降動(dòng)作，自動(dòng)調(diào)平結(jié)束后平臺(tái)水平面與理想平臺(tái)水平面還會(huì)有一定的誤差，并且實(shí)際兩個(gè)方向的夾角與調(diào)平前的夾角偏移方向會(huì)產(chǎn)生正負(fù)偏移，我們稱為“0點(diǎn)”漂移?！?點(diǎn)”漂移現(xiàn)象的出現(xiàn)回導(dǎo)致調(diào)平精度的降低。

最短時(shí)間調(diào)平法具體控制算法較復(fù)雜，四個(gè)支腿可以同時(shí)動(dòng)作，可以大大減少調(diào)平時(shí)間;由于四個(gè)支腿支撐為超靜定結(jié)構(gòu)，四個(gè)支腿同時(shí)動(dòng)作，每個(gè)支腿的位移均不同、運(yùn)動(dòng)時(shí)間也不相同，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，容易出現(xiàn)某支腿的受力過(guò)大，導(dǎo)致機(jī)械結(jié)構(gòu)的損害及發(fā)生伺服電機(jī)超載抱死現(xiàn)象，需要預(yù)留足夠的動(dòng)力儲(chǔ)備量。

3 結(jié)束語(yǔ)

四點(diǎn)調(diào)平系統(tǒng)采用不同的調(diào)平策略，直接影響調(diào)平系統(tǒng)的精度和調(diào)平時(shí)間指標(biāo)。系統(tǒng)對(duì)調(diào)平時(shí)間要求比較高時(shí)宜采用最短時(shí)間調(diào)平法，系統(tǒng)對(duì)調(diào)平精度要求比較高時(shí)宜采用逐最高點(diǎn)法調(diào)平，但是兩者并不是絕對(duì)的，需要根據(jù)技術(shù)指標(biāo)綜合評(píng)定。

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