陈大坤 张强
贵州航天风华精密设备有限公司
摘要：森林灭火弹发射车自动控制系统是用来完成灭火弹发射车调平、瞄准以及灭火弹姿态调整的控制系统。通过对系统的研究能够快速、准确、方便的完成灭火弹发射前的准备工作。
关键词：灭火弹发射车；自动控制；系统
森林灭火弹发射车为了完成快速展开和灭火弹的准备发射工作，其自动控制系统的功能包括：具备自动调平、自动复位，并能实时显示调平状态、高低角和方位角状态；具备根据输入的射程、高程自动将发射装置调整到位功能。
驱动方式采用机电驱动方式，考虑到发射车不是长时间大功率的用电，因此无需设置取力器及发电机，通过发射车自带的24V蓄电池组供电，各驱动电机均采用24V无刷直流电机，通过电动机转子位置开关和快速功率开关来进行换向，具有可靠性高，维护要求低的特点。同时利用伺服控制技术，控制各电机的运转并实时监测各系统的状态，从而达到车身自动调平以及射角自动调整的目的。
瞄准采用视频直瞄的方式，图像瞄准仪采用激光测距机加装摄像机方式将图像传输至发控台，由操作人员在发控台端完成瞄准操作，确定目标点距发射点的距离和高程。考虑到安全性，发控台设计为独立的，使用时可从车厢内取出，通过电缆连接至发射车上，由发射车24V电源供电，具备点射、齐射、自检、调平、撤收和方位手动控制等功能，并能显示电池状态、装弹状态、车体状态以及实时显示高低角和方位角。
1 控制系统组成
控制系统由、瞄准系统、随动系统和调平系统组成。瞄准系统主要由升降电机、云台电机、方向机、激光测距仪和摄像机等组成。随动系统主要由伺服控制器、高低伺服电机、倾角传感器、方位普通电机、随动控制软件等组成。调平系统主要由调平控制器、伺服驱动器、调平执行机构以及双轴倾角传感器组成。
发射车到达指定地点后，把电源和通信电缆与发控台连接。根据发控台的指令完成对调平系统进行性能检查及显示，启动调平控制器进行调平控制并显示调平状态；通过发控台控制方位电机使方位回转，同时启动升降电机和云台电机，根据发控台上的图像显示进行瞄准操作确定目标点；根据发控台的指令并完成对随动系统的性能检查及显示，启动伺服控制器并按要求进行高低起竖控制；根据发控台指令启动发控控制器，对发控系统进行性能检查，并向发控台返回发控系统状态信息。
2 随动系统
随动系统由伺服控制器、位置传感器、伺服驱动器、高低电机以及高低俯仰机构等组成。系统的组成框图如图1所示。
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图1 随动系统组成框图
随动系统接收来自发控台的控制信号，如位置装订值、启动随动系统指令等，并反馈给发控台当前位置等状态信息。伺服控制器根据发控台所传递的位置控制量以及所采集的当前角度位置值、当前速度值，进行控制校正运算得到控制量，以控制电机的运转方向及运转速度，从而实现位置调转。
随动系统采用双闭环控制，外环为位置环，内环为速度环，两个控制环节都采用PID调节器。位置环根据给定的角位置值与位置传感器反馈的实际位置相比较得到偏差，并进行校正运算得到速度控制值；速度环根据位置环计算得到的速度控制值与测速装置反馈的实际转速相比较得到速度偏差，从而控制电机按照给定的速度动作，直至到达位置给定值。
3 调平系统
调平系统由调平控制器、双轴倾角传感器、伺服驱动器、调平执行机构等部分组成。其组成框图如2。
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图2 调平系统组成图
通过安装在发射车底盘的托架上的双轴倾角传感器，采集上托架的倾斜角度，并将采集到的模拟数据进行A／D转化传输给调平控制器；调平控制器接收双轴倾角传感器输入的信号进行判断并作出控制决策，将控制信号输出给伺服驱动器以控制调平执行机构动作，直至托架达到水平状态。其中载荷和位置传感器位于调平支腿上，可检支腿力矩和支腿移动距离，防止虚褪及卡死现象。该自动调平控制系统属于闭环控制系统，可实时根据双轴倾角传感器反馈的托架角度变化，通过调平电机的运转实现托架的自动调平。
4 瞄准系统
瞄准系统由电动升降杆、激光测距仪、摄像机、云台、方向机等几部分组成.其组成图见图3。
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图3瞄准系统组成图
瞄准系统接受来自发控台的指令信号，通过方向机、升降电机以及云台电机分别完成方位旋转和图像瞄准仪的升降和俯仰动作，激光测距仪和摄像机接受发控台指令开机，并将实时图像回转至发控台的显示器上，方位确定后，使方位电机停止转动，此时控制云台电机上下俯仰确定目标点，发控台发送确认指令，激光测距仪将实时数据回传给发控台进行处理。
综上所述，通过对森林灭火弹发射车自动控制系统的研究，采用自动控制、自动瞄准和自动调平技术能够提高发射车的展开速度，准备速度和瞄准速度，极大的提高灭火效率。
参考文献
【1】马官起.增雨防雹火箭作业系统实用教材.气象出版社，2008
【2】王铮.发展固体火箭技术改善人类生存环境.航空知识，2003
【3】陈光学.火箭人工影响天气技术.气象出版社，2008
【4】高先锋.一种高可靠点火执行级电路的设计.现代电子技术，2012
作者简介：陈大坤（1990-01），男，汉族，籍贯：四川，学历：本科，职称：工程师，研究方向：测控技术、自动控制