CN107994311B - 一种用于折叠天线的伺服*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于折叠天线的伺服***，所述折叠天线划分主站和子站两部分，包括控制箱：包含主控板、逻辑器件和电机驱动器，用于对整个***动作的控制与监控并与上位机通信，同时控制天线边块二的折叠和锁定；接近开关分线盒：把分散的开关量信号集合到一起传给控制箱；控制盒：采用CAN总线通信与控制箱连接，用于控制***和人机界面的交互；电机组：包括锁定电机、配重电机和伺服电机；三路阀模块：包括三路阀模块A和三路阀模块B，三路阀模块A通过液压控制天线边块一的旋转、折叠和锁定，三路阀模块B控制馈源的举升和俯仰的锁定；状态信号检测器件：使用传感器对整个***的状态信号进行检测。
Description
技术领域
技术领域
本发明涉及折叠天线伺服***，具体涉及一种用于折叠天线的伺服***。
背景技术
伺服***(servomechanism)又称随动***，是用来精确地跟随或复现某个过程的反馈控制***。伺服***使物体的位置、方位、状态等输出被控量能够跟随输入目标(或给定值)的任意变化的自动控制***。它的主要任务是按控制命令的要求、对功率进行放大、变换与调控等处理，使驱动装置输出的力矩、速度和位置控制非常灵活方便。在很多情况下，伺服***专指被控制量(***的输出量)是机械位移或位移速度、加速度的反馈控制***，其作用是使输出的机械位移(或转角)准确地跟踪输入的位移(或转角)，其结构组成和其他形式的反馈控制***没有原则上的区别。
就目前而言，现有的大口径抛物面折叠天线一般采用固定式安装方式或手动折叠的方式。但此整机在实际运用中存在如下问题：
（1）天线架设时间长，需要几小时甚至几天的时间来完成天线架设。
（2）机动性不高，不能转移阵地或者转移阵地代价太大。
（3）天线所有信号都连接到伺服控制箱，线缆繁杂，冗余，不利于维修。
（4）伺服***控制界面单一，人机交互性差。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于折叠天线的伺服***，实现天线装置自动举升/倒伏、天线自动展开/收藏、馈源展开及收藏功能。控制箱接收控制盒控制命令，检测状态信号，控制执行***的电磁换向阀，驱动执行元件完成天线的举升、旋转、折叠、锁紧等动作；充分运用机电、液在控制领域各自的优势，采用分布式控制方式，并运用CAN总线将整个伺服***串联在一起，达到快速架设或撤收目的，节约了人力成本，使雷达具备了高机动性，推广应用价值大，前景良好。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种用于折叠天线的伺服***，所述折叠天线划分主站和子站两部分，主站为位于天线车平台上的天线中块，子站为天线中块左右两侧的边块一和边块二，该***包括以下设备：
控制箱：包含主控板、逻辑器件和电机驱动器，用于对整个***动作的控制与监控并与上位机通信，同时控制天线边块二的折叠和锁定；
接近开关分线盒：把分散的开关量信号集合到一起传给控制箱；
控制盒：采用CAN总线通信与控制箱连接，用于控制***和人机界面的交互；
电机组：包括锁定电机、配重伸收电机和伺服电机；
三路阀模块：包括三路阀模块A和三路阀模块B，三路阀模块A通过液压控制天线边块一的旋转、折叠和锁定，三路阀模块B控制馈源的举升和俯仰的锁定；
状态信号检测器件：使用传感器对整个***的状态信号进行检测。
进一步的，还包括油站，为液压***提供动力来源，通过电磁阀的导通与关断来改变液压油缸的运动方向，达到控制天线动作的目的，油站上集成了压力传感器、温度传感器、液位传感器等，实时监测油站的工作状态。
进一步的，还包括油机，为控制箱提供总电源。
进一步的，所述三路阀模块是一个CBB模块，每个三路阀模块可以检测10-25路接近开关传感器信号、1-5路模拟量信号，同时可以进行三个液压回路的控制。
进一步的，所述锁定电机通过丝杆实现直线运动用以控制边块二的锁定，所述配重伸收电机采用直流电机带动丝杆将配重伸出，所述边块二折叠电机采用p30002A型交流伺服电机驱动边块二折叠，其驱动器为麦卓伺服驱动器。
进一步的，所述接近开关分线盒包括分线盒A1、分线盒A2、分线盒B1、分线盒B2、分线盒C、分线盒D，所述分线盒A1、分线盒A2连接三路阀模块A，所述分线盒B1、分线盒B2连接三路阀模块B，所述分线盒C、分线盒D连接控制箱。
进一步的，所述的CAN总线引用汽车行业标准CANOpen协议，扩展性强，结合分布式的控制方式，可任意添加节点。
进一步的，所述控制盒的人机界面设置有一键架设、一键撤收和点动操作功能。
本发明的有益效果是：
（1）能够将4.5m抛物面天线进行快速架设和快速折叠，架设后保证形面精度，撤收后满足公路铁路运输。
（2）折叠天线伺服***，设置有一键架设、一键撤收和点动操作功能，可以在伺服控制箱面板上进行操作，也可以在控制盒上进行操作，并设置提醒和警告操作界面友好，方便。
（3）总共架设时间10分钟/2人，撤收时间10分钟/2人，不仅提高了天线的机动性，而且节约了人力成本。
（4）分布式的控制方式：采用主站和子站的方式，主站位于天线车平台上，负责天线车平台上的信号采集和主运算逻辑，两个子站分别位于天线中块左右两侧，将部分控制和信号采集功能转移到子站上进行处理，提高了主站的运算速度，主站和子站采用CAN总线方式连接，只需要一根24V动力电缆和一根通信电缆，大大减少了过天线座的线缆数，给射频电缆提供了更多的空间，也使结构设计更为简便。
（5）机电、液一体的设计思路：该天线是一个二次折叠加举升的多折天线，如果全部运用电机来做执行元件，则总共需要28个电机，28个驱动器，成本增加一倍，控制箱体积增加一倍，控制线路复杂，天线背面走线复杂；而如果全部采用液压控制，天线边块二的折叠精度又得不到保证。综上因素考虑，本***采用了机电、液一体的控制方式，集合两种控制方式的优点，在需要推力大、有限位的主举升和边块一采用液压控制，在需要高精度的边块二和配重缸采用电机控制，最后天线总共运用20只液压油缸、4个步进电机、2个伺服电机和2个直流电机作为天线的执行元件，大大降低了成本。
附图说明
图1是本发明的***结构示意图；
图2是本发明CAN总线结构示意图；
图3是本发明天线分块示意图。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
如图1-3所示，
一种用于折叠天线的伺服***，所述折叠天线划分主站和子站两部分，主站为位于天线车平台上的天线中块，子站为天线中块左右两侧的边块一和边块二，该***包括以下设备：
控制箱：包含主控板、逻辑器件和电机驱动器，用于对整个***动作的控制与监控并与上位机通信，同时控制天线边块二的旋转、折叠和锁定；
接近开关分线盒：把分散的开关量信号集合到一起传给控制箱；
控制盒：采用CAN总线通信与控制箱连接，用于控制***和人机界面的交互；
电机组：包括锁定电机、配重伸收电机和伺服电机；
三路阀模块：包括三路阀模块A和三路阀模块B，三路阀模块A通过液压控制天线边块一的旋转、折叠和锁定，三路阀模块B控制馈源的举升和俯仰的锁定；
状态信号检测器件：使用传感器对整个***的状态信号进行检测。
进一步的，还包括油站，为液压***提供动力来源，通过电磁阀的导通与关断来改变液压油缸的运动方向，达到控制天线动作的目的，油站上集成了压力传感器、温度传感器、液位传感器等，实时监测油站的工作状态。
进一步的，还包括油机，为控制箱提供总电源。
进一步的，所述三路阀模块是一个CBB模块，每个三路阀模块可以检测10-25路接近开关传感器信号、1-5路模拟量信号，同时可以进行三个液压回路的控制。
进一步的，所述锁定电机通过丝杆实现直线运动用以控制边块二的锁定，所述配重伸收电机采用直流电机带动丝杆将配重伸出，所述边块二折叠电机采用p30002A型交流伺服电机驱动边块二折叠，其驱动器为麦卓伺服驱动器。
进一步的，所述接近开关分线盒包括分线盒A1、分线盒A2、分线盒B1、分线盒B2、分线盒C、分线盒D，所述分线盒A1、分线盒A2连接三路阀模块A，所述分线盒B1、分线盒B2连接三路阀模块B，所述分线盒C、分线盒D连接控制箱。
进一步的，所述的CAN总线引用汽车行业标准CANOpen协议，扩展性强，结合分布式的控制方式，可任意添加节点。
进一步的，所述控制盒的人机界面设置有一键架设、一键撤收和点动操作功能。
具体的：
（1）控制箱：是架撤控制***的电控核心，包含主控板、逻辑器件和电机驱动器，用于对整个***动作的控制以及对状态信号的测量与监控。
（2）接近开关分线盒：把分散的开关量信号集合到一起传给控制箱。
（3）油站：液压***的动力来源，通过电磁阀的导通与关断来改变液压油的方向，达到控制天线动作的目的。油站上集成了压力传感器、温度传感器、液位传感器等，实时监测油站的工作状态。
（4）控制盒：控制盒采用CAN总线通信，并设置急停、暂停开关。用控制电缆线和架撤控制箱相连，用于控制***和人机界面的交互，显示***所必要的信息和操作指令的接收和传送。
（5) 油机：提供控制箱总电源。
（6）油缸：液压***的执行元件。
（7）锁定电机：边块二锁定电机采用23C2120A4-150SMSN型步进电机，其特点是体积小（0.5Kg），控制简单（由CPLD产生的脉冲控制），通过丝杆达到直线运动目的。
（8）配重伸收电机：配重伸收电机采用EC 40型直流电机，由于该天线口径为4.5m，配重如果设计为固定式配重，配重的总质量将会很大，且不利于天线收藏。所以采用直流电机带动丝杆将配重伸出的方式。
（9）伺服电机：边块二折叠电机采用p30002A型交流伺服电机，驱动器为麦卓伺服驱动器。
（10）三路阀模块：三路阀模块是一个CBB模块，每个三路阀模块可以检测10-25路接近开关传感器信号、1-5路模拟量信号，同时可以进行三个液压回路的控制。本***用到了两个三路阀组，一个阀组控制边块一的旋转、折叠和锁定，令一个控制馈源的举升和俯仰的锁定。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。
Claims (7)
1.一种用于折叠天线的伺服***，所述折叠天线划分主站和子站两部分，主站为位于天线车平台上的天线中块，子站为天线中块左右两侧的边块一和边块二，其特征在于包括以下设备：
控制箱：包含主控板、逻辑器件和电机驱动器，用于对整个***动作的控制与监控并与上位机通信，同时控制天线边块二的旋转、折叠和锁定；
接近开关分线盒：把分散的开关量信号集合到一起传给控制箱；
控制盒：采用CAN总线通信与控制箱连接，用于控制***和人机界面的交互；
电机组：包括锁定电机、配重伸收电机和边块二折叠电机；
三路阀模块：包括三路阀模块A和三路阀模块B，三路阀模块A通过液压控制天线边块一的旋转、折叠和锁定，三路阀模块B控制馈源的举升和俯仰的锁定；
所述锁定电机通过丝杆实现直线运动用以控制边块二的锁定，所述配重伸收电机采用直流电机带动丝杆将配重伸出，所述边块二折叠电机采用p30002A型交流伺服电机驱动边块二折叠，其驱动器为麦卓伺服驱动器；
状态信号检测器件：使用传感器对整个***的状态信号进行检测。
2.根据权利要求1所述的一种用于折叠天线的伺服***，其特征在于：还包括油站，为液压***提供动力来源，通过电磁阀的导通与关断来改变液压油缸的运动方向，达到控制天线动作的目的，油站上集成了压力传感器、温度传感器、液位传感器，实时监测油站的工作状态。
3.根据权利要求1所述的一种用于折叠天线的伺服***，其特征在于：还包括油机，为控制箱提供总电源。
4.根据权利要求1所述的一种用于折叠天线的伺服***，其特征在于：所述三路阀模块是一个CBB模块，每个三路阀模块可以检测10-25路接近开关传感器信号、1-5路模拟量信号，同时可以进行三个液压回路的控制。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的一种用于折叠天线的伺服***，其特征在于：所述接近开关分线盒包括分线盒A1、分线盒A2、分线盒B1、分线盒B2、分线盒C、分线盒D，所述分线盒A1、分线盒A2连接三路阀模块A，所述分线盒B1、分线盒B2连接三路阀模块B，所述分线盒C、分线盒D连接控制箱。
6.根据权利要求5所述的一种用于折叠天线的伺服***，其特征在于：所述的CAN总线引用汽车行业标准CANOpen协议，扩展性强，结合分布式的控制方式，可任意添加节点。
7.根据权利要求1所述的一种用于折叠天线的伺服***，其特征在于：所述控制盒的人机界面设置有一键架设、一键撤收和点动操作功能。
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