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摘 要: 操纵机构的调试主要是对舵机的调整,舵机装配完成后联合导弹操纵系统进行调试,以前的调试是按照舵机生产厂家提供的调试方法进行调试,本文阐述了一种新的操纵机构调试方法,并与原调试方法从操作及原理上进行了对比分析,说明了该方法的正确性和优越性。
关键词: 操纵机构;活塞杆;反馈电位计;舵偏角;机械调试;电气调试
1 引言
操纵机构的作用是执行导弹的稳定和控制指令,确保导弹按预定的弹道飞行。操纵机构的调试是指在操纵机构装入舱体后,给舵机输入控制指令,通过调整舵机的执行机构,使舵面偏转角度满足技术指标的要求。原操纵机构调试都是按照厂家提供的调试方法进行,调试时需要4至5人同时工作,而且对操作人员之间的配合程度要求比较高。在实际的生产过程中,在原调试方法上做了进一步的改进,调试时只需3个人配合即可完成,经实际生产验证,新的调试方法,不仅满足技术指标的要求,而且安全可靠,大大提高了调试效率。
2 操纵机构结构原理及调试简介
2.1操纵机构结构原理
操纵机构由舵机、舵电池、舵、摇臂、接杆、轴套、锥形螺栓等组成。结构如图1 所示。
其中舵机是操纵机构最重要的组成部分,它由直流电机、液压变量泵、增压油箱、电液伺服阀、作动筒、反馈电位计等组成。
舵通过摇臂及接杆与舵机作动筒中的活塞杆相连,弹载计算机把控制信号传给相应的制导回路,舵机上的伺服机构动作,液体压力推动舵机作动筒中的活塞杆平移,带动接杆、摇臂、轴套运动,使舵面偏转,将舵机作动筒活塞杆的线位移转变为舵面的偏转运动,形成导弹运动的控制力。
2.2 操纵机构的调试
操纵机构调试包括机械调试和电气调试两部分。机械调试又称最大机械安装角对称性调整,它是通过调整舵机的活塞杆长度使舵面正负方向最大机械偏角满足-0.2°≤︳δmax+ ︳-︳δmax-︳≤+0.2°。電气调试即舵机电气零位调整,它是通过调整舵机的反馈电位计,使舵机在输入零指令时,舵偏角为零,零位误差不大于0.2°
3 原调试方法
3.1机械调试
1)如图2,用专用电缆将舵系统测试台、舵机、大功率开关电源连接好,设置好舵系统测试台的初始开关。
2)接通大功率开关电源和舵系统测试台开关,给舵机提供调试电源电压和正的最大控制信号输入电压,舵面偏转直至不动为止,断开大功率开关电源和舵系统测试台,用手向转角增大方向扳动舵面到最大机械偏角,读取舵面偏转角度δ+。
3)接通大功率开关电源和舵系统测试台,给舵机提供调试电源电压和负的最大控制信号输入电压,舵面偏转直至不动为止,断开大功率开关电源和舵系统测试台,用手向转角增大方向扳动舵面到最大机械偏角,读取舵面偏转角度δ-。
4)用专用扳手调节活塞杆,然后重复2)、3)条,使调整后的最大机械舵偏角满足:
-0.2°≤︳δ+ ︳-︳δ-︳≤+0.2°
5)接通大功率开关电源和舵系统测试台,给舵机提供调试电源电压和零控制信号电压,使1舵舵偏角为0±0.2°。断开大功率开关电源和舵系统测试台,紧固活塞杆连接头处的锁紧螺母。
6)重复2)、3)条,再一次检查正负最大机械偏角的对称性,如果不满足要求,先松开连接头处的锁紧螺母,然后重复上述操作继续调整。
3.2 电气调试
1)按图2用专用电缆将舵系统测试台、舵机、大功率开关电源连接好,设置好舵系统测试台的初始开关。
2)接通大功率开关电源和舵系统测试台,查看1舵舵偏角是否为“0”,如果不为“0”,调整1舵电位计的调整螺钉,使舵偏角为“0”。
3) 给舵机供电并输入正负1V控制电压,查看舵偏角δ+和δ-,当︳δ+δ-︳/2≤0.2°时,调整结束,紧固三只调整螺钉。
4)重复3)条,再检查一次电气零位,如果不满足要求,重复2条操作直到满足要求为止。
5)调整结束,断开舵系统测试台电源和舵机电源。
4 新的调试方法
4.1 机械调试
1)用手向正的方向扳动舵面至最大机械偏角,读取δmax+;用手向负的方向扳动舵面至最大机械偏角,读取δmax。
2)用专用扳手调节活塞杆使|δmax|=(|δmax+|+|δmax-|)/2。
3)重复1)、2)条,直至检查最大机械舵偏角满足:
-0.2°≤|δmax+|-|δmax|≤+0.2°
4)用手将舵面扳至零位,紧固活塞杆连接头处的锁紧螺母。
5)重复1条,再一次检查正负最大机械偏角的对称性,如果不满足要求,先松开连接头处的锁紧螺母,然后重复上述操作继续调整。
4.2 电气调试
1)按图2用专用电缆将舵系统测试台、舵机、大功率开关电源连接好,设置好舵系统测试台的初始开关。
2)用手将舵面扳至零位,接通舵机调试台,调节反馈电位计的调整螺钉,使舵机调试台上1舵的反馈电压为“0”。
3)给舵机供电,由舵系统测试台给舵机输入0V电压,断开舵机供电。
4)查看舵偏角,如果为“0”,不需调整;如果为δ+,将舵面扳至δ-,调节反馈电位计的调整螺钉,使舵系统测试台上1舵的反馈电压为“0”; 如果为δ-,将舵面扳至δ+,调节反馈电位计的调整螺钉,使舵系统测试台1舵的反馈电压为“0”。
5)给舵机供电,并给舵机输入+1V、0V、-1V、0V控制电压,查看正负1V时的舵偏角δ+和δ-。断开舵机供电,当︳δ+δ-︳/2≤0.2°时,调整结束,紧固三只调整螺钉。
6)重复5条,再检查一次电气零位,如果不满足要求,重复3、4条操作直到满足要求为止。 7)断开舵机测试台电源。
5 新旧调试方法的对比与分析
5.1 机械调试方面
原调试方法是先通过给舵机供电,使液压推动活塞杆平移,带动舵面偏转到最大电气限幅角。然后用手给舵面加力,使舵面偏转至最大机械限幅角,同时带动活塞杆平移到限位位置。新的方法是直接用手给舵面加力,使舵面偏转至最大机械限幅角,同时带动活塞杆平移到限位位置。
这两种方法相比,后者优于前者,具体优点如下:
① 使舵面偏转到最大机械角方面:a.调试工艺简单易懂,操作者容易掌握,且操作简单。b. 不用连接电缆,给舵机加电,节省了操作时间。c. 安全可靠,当机构有阻滞时,对舵机能起到预防保护作用,同时又大大减少舵机的供电次数。
② 调整方面:有最大机械角参考值,调整一步到位,无需反复调整,大大缩短了调试时间。
5.2 电气调试方面
原调试方法是直接调试方法,其调整的过程为:给舵机供电并输入零指令(即Ui为零),若舵面偏转至角度δ,此时舵偏角δ的反馈电压Ufδ即为Ufi0。调节反馈电位计,使δ的反馈电压Ufδ改变,不再等于Ufi0,舵面开始偏转。使舵面偏转至角度零,即舵偏角δ为零,停止调节,此时舵偏角δ为零的反馈电压Ufδ0就等于Ufi0,调整结束。
新的调试方法是间接调试方法,其利用了Ui为零时,Ufi0为零的原理。调整过程为:将舵面扳至零,调节反馈电位计,使零舵偏角的反馈电压Ufδ0=“0”。然后给舵机供电,输入零指令(即Ui为零)。若舵面不偏转(即δ为零),说明Ufδ0=“0”= Ufi0,调整结束。若舵面偏转(即δ不为零),说明Ufδ0=“0”≠ Ufi0, 需继续调整。设此时舵偏角δ的反馈电压为Ufδ,则Ufδ=Ufi0≠“0”。断开舵机电源供电,将舵面扳至-δ,则此时的反馈电压Uf-δ=- Ufδ=-Ufi0。调节反馈电位计,使Uf-δ=“0”,则舵偏角为零时的反馈电压Ufδ0=“0”-“-Ufi0”= Ufi0,调整结束。给舵机供电,输入零及±1V指令确认调整结果。
这两种调试方法,前者看似比较简单,一步到位;后者比较麻烦,需要好几步。但在实际操作中,后者优于前者。主要在表现在以下几点:
1. 原调试方法是在调节过程中查看舵偏角的变化,当舵偏角为零时停止调节。但由于在舵机供电情况下,舵面偏转有微小振幅,本身舵偏角又是微调,所以调节比较费时,一时很难到位,精度不高。新的调试方法是舵面稳定在一定角度上,不需偏转,则不会產生振幅,反馈电压稳定,将反馈电压调节至零很容易做到,精度也高。
2. 原调试必须是一人调节电位计,一人报舵偏角,对调节电位计的人员来说,不直观,不方便。新的调试方法是调节电位计人员一人完成,一边调节电位计,一边观察反馈电压,方便直观。
3. 原调试方法是在给舵机的电机供电的情况下进行,电机有一次通电时间要求,且比较短,一般为100s。当调试超过这个时间,需停止电机供电,休息20min后才能继续进行调节,这大大降低了调试效率。新的调试方法不需给电机供电,因此不存在此问题。
6 结论
在现生产中,这种新的调试方法已经取代了原调试方法。经过实际生产验证,新的调试方法可行。机械调试一步到位,电气调试有50%以上的舵机只需经过第一步反馈电压调零便可达到要求,大大提高了操纵机构的调试效率。另外,新方法还提高了调试精度,舵偏角的零位误差可达到0.05°以内。研制的新型号导弹,由于使用了同类型舵机,所以也使用了该方法对其操纵机构进行调试。调试结果非常理想,满足技术指标要求,由此也验证了该方法适用于其它同类型舵机的调试。
关键词: 操纵机构;活塞杆;反馈电位计;舵偏角;机械调试;电气调试
1 引言
操纵机构的作用是执行导弹的稳定和控制指令,确保导弹按预定的弹道飞行。操纵机构的调试是指在操纵机构装入舱体后,给舵机输入控制指令,通过调整舵机的执行机构,使舵面偏转角度满足技术指标的要求。原操纵机构调试都是按照厂家提供的调试方法进行,调试时需要4至5人同时工作,而且对操作人员之间的配合程度要求比较高。在实际的生产过程中,在原调试方法上做了进一步的改进,调试时只需3个人配合即可完成,经实际生产验证,新的调试方法,不仅满足技术指标的要求,而且安全可靠,大大提高了调试效率。
2 操纵机构结构原理及调试简介
2.1操纵机构结构原理
操纵机构由舵机、舵电池、舵、摇臂、接杆、轴套、锥形螺栓等组成。结构如图1 所示。
其中舵机是操纵机构最重要的组成部分,它由直流电机、液压变量泵、增压油箱、电液伺服阀、作动筒、反馈电位计等组成。
舵通过摇臂及接杆与舵机作动筒中的活塞杆相连,弹载计算机把控制信号传给相应的制导回路,舵机上的伺服机构动作,液体压力推动舵机作动筒中的活塞杆平移,带动接杆、摇臂、轴套运动,使舵面偏转,将舵机作动筒活塞杆的线位移转变为舵面的偏转运动,形成导弹运动的控制力。
2.2 操纵机构的调试
操纵机构调试包括机械调试和电气调试两部分。机械调试又称最大机械安装角对称性调整,它是通过调整舵机的活塞杆长度使舵面正负方向最大机械偏角满足-0.2°≤︳δmax+ ︳-︳δmax-︳≤+0.2°。電气调试即舵机电气零位调整,它是通过调整舵机的反馈电位计,使舵机在输入零指令时,舵偏角为零,零位误差不大于0.2°
3 原调试方法
3.1机械调试
1)如图2,用专用电缆将舵系统测试台、舵机、大功率开关电源连接好,设置好舵系统测试台的初始开关。
2)接通大功率开关电源和舵系统测试台开关,给舵机提供调试电源电压和正的最大控制信号输入电压,舵面偏转直至不动为止,断开大功率开关电源和舵系统测试台,用手向转角增大方向扳动舵面到最大机械偏角,读取舵面偏转角度δ+。
3)接通大功率开关电源和舵系统测试台,给舵机提供调试电源电压和负的最大控制信号输入电压,舵面偏转直至不动为止,断开大功率开关电源和舵系统测试台,用手向转角增大方向扳动舵面到最大机械偏角,读取舵面偏转角度δ-。
4)用专用扳手调节活塞杆,然后重复2)、3)条,使调整后的最大机械舵偏角满足:
-0.2°≤︳δ+ ︳-︳δ-︳≤+0.2°
5)接通大功率开关电源和舵系统测试台,给舵机提供调试电源电压和零控制信号电压,使1舵舵偏角为0±0.2°。断开大功率开关电源和舵系统测试台,紧固活塞杆连接头处的锁紧螺母。
6)重复2)、3)条,再一次检查正负最大机械偏角的对称性,如果不满足要求,先松开连接头处的锁紧螺母,然后重复上述操作继续调整。
3.2 电气调试
1)按图2用专用电缆将舵系统测试台、舵机、大功率开关电源连接好,设置好舵系统测试台的初始开关。
2)接通大功率开关电源和舵系统测试台,查看1舵舵偏角是否为“0”,如果不为“0”,调整1舵电位计的调整螺钉,使舵偏角为“0”。
3) 给舵机供电并输入正负1V控制电压,查看舵偏角δ+和δ-,当︳δ+δ-︳/2≤0.2°时,调整结束,紧固三只调整螺钉。
4)重复3)条,再检查一次电气零位,如果不满足要求,重复2条操作直到满足要求为止。
5)调整结束,断开舵系统测试台电源和舵机电源。
4 新的调试方法
4.1 机械调试
1)用手向正的方向扳动舵面至最大机械偏角,读取δmax+;用手向负的方向扳动舵面至最大机械偏角,读取δmax。
2)用专用扳手调节活塞杆使|δmax|=(|δmax+|+|δmax-|)/2。
3)重复1)、2)条,直至检查最大机械舵偏角满足:
-0.2°≤|δmax+|-|δmax|≤+0.2°
4)用手将舵面扳至零位,紧固活塞杆连接头处的锁紧螺母。
5)重复1条,再一次检查正负最大机械偏角的对称性,如果不满足要求,先松开连接头处的锁紧螺母,然后重复上述操作继续调整。
4.2 电气调试
1)按图2用专用电缆将舵系统测试台、舵机、大功率开关电源连接好,设置好舵系统测试台的初始开关。
2)用手将舵面扳至零位,接通舵机调试台,调节反馈电位计的调整螺钉,使舵机调试台上1舵的反馈电压为“0”。
3)给舵机供电,由舵系统测试台给舵机输入0V电压,断开舵机供电。
4)查看舵偏角,如果为“0”,不需调整;如果为δ+,将舵面扳至δ-,调节反馈电位计的调整螺钉,使舵系统测试台上1舵的反馈电压为“0”; 如果为δ-,将舵面扳至δ+,调节反馈电位计的调整螺钉,使舵系统测试台1舵的反馈电压为“0”。
5)给舵机供电,并给舵机输入+1V、0V、-1V、0V控制电压,查看正负1V时的舵偏角δ+和δ-。断开舵机供电,当︳δ+δ-︳/2≤0.2°时,调整结束,紧固三只调整螺钉。
6)重复5条,再检查一次电气零位,如果不满足要求,重复3、4条操作直到满足要求为止。 7)断开舵机测试台电源。
5 新旧调试方法的对比与分析
5.1 机械调试方面
原调试方法是先通过给舵机供电,使液压推动活塞杆平移,带动舵面偏转到最大电气限幅角。然后用手给舵面加力,使舵面偏转至最大机械限幅角,同时带动活塞杆平移到限位位置。新的方法是直接用手给舵面加力,使舵面偏转至最大机械限幅角,同时带动活塞杆平移到限位位置。
这两种方法相比,后者优于前者,具体优点如下:
① 使舵面偏转到最大机械角方面:a.调试工艺简单易懂,操作者容易掌握,且操作简单。b. 不用连接电缆,给舵机加电,节省了操作时间。c. 安全可靠,当机构有阻滞时,对舵机能起到预防保护作用,同时又大大减少舵机的供电次数。
② 调整方面:有最大机械角参考值,调整一步到位,无需反复调整,大大缩短了调试时间。
5.2 电气调试方面
原调试方法是直接调试方法,其调整的过程为:给舵机供电并输入零指令(即Ui为零),若舵面偏转至角度δ,此时舵偏角δ的反馈电压Ufδ即为Ufi0。调节反馈电位计,使δ的反馈电压Ufδ改变,不再等于Ufi0,舵面开始偏转。使舵面偏转至角度零,即舵偏角δ为零,停止调节,此时舵偏角δ为零的反馈电压Ufδ0就等于Ufi0,调整结束。
新的调试方法是间接调试方法,其利用了Ui为零时,Ufi0为零的原理。调整过程为:将舵面扳至零,调节反馈电位计,使零舵偏角的反馈电压Ufδ0=“0”。然后给舵机供电,输入零指令(即Ui为零)。若舵面不偏转(即δ为零),说明Ufδ0=“0”= Ufi0,调整结束。若舵面偏转(即δ不为零),说明Ufδ0=“0”≠ Ufi0, 需继续调整。设此时舵偏角δ的反馈电压为Ufδ,则Ufδ=Ufi0≠“0”。断开舵机电源供电,将舵面扳至-δ,则此时的反馈电压Uf-δ=- Ufδ=-Ufi0。调节反馈电位计,使Uf-δ=“0”,则舵偏角为零时的反馈电压Ufδ0=“0”-“-Ufi0”= Ufi0,调整结束。给舵机供电,输入零及±1V指令确认调整结果。
这两种调试方法,前者看似比较简单,一步到位;后者比较麻烦,需要好几步。但在实际操作中,后者优于前者。主要在表现在以下几点:
1. 原调试方法是在调节过程中查看舵偏角的变化,当舵偏角为零时停止调节。但由于在舵机供电情况下,舵面偏转有微小振幅,本身舵偏角又是微调,所以调节比较费时,一时很难到位,精度不高。新的调试方法是舵面稳定在一定角度上,不需偏转,则不会產生振幅,反馈电压稳定,将反馈电压调节至零很容易做到,精度也高。
2. 原调试必须是一人调节电位计,一人报舵偏角,对调节电位计的人员来说,不直观,不方便。新的调试方法是调节电位计人员一人完成,一边调节电位计,一边观察反馈电压,方便直观。
3. 原调试方法是在给舵机的电机供电的情况下进行,电机有一次通电时间要求,且比较短,一般为100s。当调试超过这个时间,需停止电机供电,休息20min后才能继续进行调节,这大大降低了调试效率。新的调试方法不需给电机供电,因此不存在此问题。
6 结论
在现生产中,这种新的调试方法已经取代了原调试方法。经过实际生产验证,新的调试方法可行。机械调试一步到位,电气调试有50%以上的舵机只需经过第一步反馈电压调零便可达到要求,大大提高了操纵机构的调试效率。另外,新方法还提高了调试精度,舵偏角的零位误差可达到0.05°以内。研制的新型号导弹,由于使用了同类型舵机,所以也使用了该方法对其操纵机构进行调试。调试结果非常理想,满足技术指标要求,由此也验证了该方法适用于其它同类型舵机的调试。