通用型电动调平系统智能控制器

摘要

通用型电动调平系统智能控制器，包括高集成度主板、高性能核心控制模块、嵌入式操作模块、仿人智能调平控制模块、以太网模块、数字显示终端、手持式调试终端、多UART扩展模块、CAN总线模块、数字输入模块、数字输出模块和电源模块，各模块和高性能核心控制模块通信连接。本发明遵循系统设计的参数化、模块化理念，通过集成现代计算机处理技术、嵌入式软件设计技术、自动控制技术、参数化整定技术和复杂总线控制技术，设计了一种通用型电动调平系统智能控制器，该控制器能够控制参数现场设定的、可匹配不同驱动器和水平传感器的通用型电动调平控制器，而且基于通用嵌入式操作系统的控制软件也扩展了系统的通用性、可移植性和易重构性。

权利要求

1.通用型电动调平系统智能控制器，其特征在于：包括高集成度主板(1)、高性能核心控制模块(2)、嵌入式操作模块(3)、仿人智能调平控制模块(4)、以太网模块(5)、数字显示终端(6)、手持式调试终端(7)、多UART扩展模块(8)、CAN总线模块(9)、数字输入模块(10)、数字输出模块(11)和电源模块(12)，所述高性能核心控制模块(2)，用于集成嵌入式操作模块，完成调平控制所需要的采集和处理，实现高精度的调平控制算法，以及相应的安全防护和故障诊断；

所述嵌入式操作模块(3)，用于实现硬件的管理，并为仿人智能调平控制模块的运行提供平台，所述嵌入式操作模块与高性能核心控制模块通讯连接；

所述以太网模块(5)与上位机通讯连接，用于实时接受上位机指令，并将运行状态信息提交上位机；

所述数字显示终端(6)与高性能核心控制模块双向通讯连接，用于实时显示系统的水平状态、故障信息与处理建议；

所述手持式调试终端(7)与高性能核心控制模块双向通讯连接，用于控制器集成调试的输入；

所述多UART扩展模块(8)，用于将控制器扩展3—8个UART接口，控制器匹配不同接口的水平传感器和电机驱动器，并为数字显示终端提供相应的接口；

所述CAN总线模块(9)与高性能核心控制模块双向通讯连接，与水平传感器、运动电机驱动器和其他显示模块进行通信，实现调平对象信息的实时采集与电机驱动器的通信和控制；

所述数字输入模块(10)与高性能核心控制模块相连，用于将调平控制所需要的状态进行电气隔离与电平转换成所述高性能核心控制模块匹配的数字信息；

所述数字输出模块(11)，用于将高性能核心控制模块发出的控制指令进行电气隔离与功率放大，送到相对应的执行模块；

所述电源模块(12)，为整个控制器提供电源并对各电源接口进行管理。

2.根据权利要求1所述的通用型电动调平系统智能控制器，其特征在于：所述的仿人智能调平控制模块(4)，包括初始化模块(41)、通信模块(42)、状态检测与故障处理模块(43)、调平控制模块(44)、显示与控制模块(45)、时间基准模块(46)和参数整定模块(47)，所述的初始化模块、通信模块、状态检测与故障处理模块、调平控制模块、显示与控制模块、时间基准模块和参数整定模块分别与仿人智能调平控制模块通讯连接。

3.根据权利要求2所述的通用型电动调平系统智能控制器，其特征在于：所述通信模块(42)包括CAN通信模块(421)、网络通信模块(422)和串口通信模块(423)，所述CAN通信模块，用于实现电机驱动器、水平传感器和数字显示终端的通讯；所述网络通信模块，用于实现与上位机的网络通信；所述串口通信模块，用于实现对外各种数据的通信。

4.根据权利要求2或3所述的通用型电动调平系统智能控制器，其特征在于：所述调平控制模块(44)包括粗调平控制模块(441)和精调平模块(442)；所述时间基准模块(46)包括粗时间模块(461)和精确时间模块(462)。

说明书

通用型电动调平系统智能控制器

技术领域

[0001] 本发明涉及一种调平控制器，具体涉及一种通用型电动调平系统智能控制器。

背景技术

[0002] 现有技术中许多的可移动设备在使用的时候，通常都对设备的安装面有水平要求，该水平面将为设备提供一个检测基准点。对于设备支撑面刚性不好的情况下，依靠一般的费时费力的手动调平技术和以液压为动力源的调平系统，就很难通过上述的方法获得水平基准面，特别是在有一定坡度的地形、地质结构等因素影响，要求设备始终与水平面保持水平，通过观察水平仪，用人工进行调节的难度是非常大的。

[0003] 电动调平控制系统的应用在一定程度上解决了原有的技术问题，电动调平控制器作为电动调平控制系统的核心，其通过实时读取水平传感器送来的系统水平状态信息，根据水平状态信息和各支撑腿的电机力矩、速度和开关状态信息，计算电机需要的输出转速和力矩，控制电机向减小偏差的方向运转。电动调平控制器需要匹配不同的驱动器和水平传感器接口，如RS422、RS232、RS485、CAN2.0、以太网接口等；另外由于用户最终控制对象参数一般是动态变化的，这就需要对控制器进行参数化设计，使之能够在现场进行简单快速的参数输入和系统整定。解决现行通用控制器需要专业人员现场进行参数设计和专业调试的问题，对控制器进行电动调平的进行参数化设计，通过简便的手持式终端进行参数设计和系统校验，不仅大大简化系统的应用难度，也简化用户系统集成和调试的时间，方便用户系统升级。

发明内容

[0004] 本发明要解决的技术问题在于提供一种通用型电动调平系统智能控制器，该智能控制器可以匹配不同驱动器和水平传感器，解决了传统调平控制器调试时间长、通用互换性差和不能自动重组系统等问题。

[0005] 为了解决上述技术问题，本发明通过以下方式来实现：

[0006] 通用型电动调平系统智能控制器，包括高集成度主板、高性能核心控制模块、嵌入式操作模块、仿人智能调平控制模块、以太网模块、数字显示终端、手持式调试终端、多UART扩展模块、CAN总线模块、数字输入模块、数字输出模块和电源模块，

[0007] 所述高性能核心控制模块，用于集成嵌入式操作模块，完成调平控制所需要的采集和处理，实现高精度的调平控制算法，以及相应的安全防护和故障诊断；

[0008] 所述嵌入式操作模块，用于实现硬件的管理，并为仿人智能调平控制模块的运行提供平台，所述嵌入式操作模块与高性能核心控制模块通讯连接；

[0009] 所述以太网模块与上位机通讯连接，用于实时接受上位机指令，并将运行状态信息提交上位机；

[0010] 所述数字显示终端与高性能核心控制模块双向通讯连接，用于实时显示系统的水平状态、故障信息与处理建议；

[0011] 所述手持式调试终端与高性能核心控制模块双向通讯连接，用于控制器集成调试的输入；

[0012] 所述多UART扩展模块，用于将控制器扩展3—8个UART接口，控制器匹配不同接口的水平传感器和电机驱动器，并为数字显示终端提供相应的接口；

[0013] 所述CAN总线模块与高性能核心控制模块双向通讯连接，与水平传感器、运动电机驱动器和其他显示模块进行通信，实现调平对象信息的实时采集与电机驱动器的通信和控制；

[0014] 所述数字输入模块与高性能核心控制模块相连，用于将调平控制所需要的状态进行电气隔离与电平转换成所述高性能核心控制模块匹配的数字信息；

[0015] 所述数字输出模块，用于将高性能核心控制模块发出的控制指令进行电气隔离与功率放大，送到相对应的执行模块；

[0016] 所述电源模块，为整个控制器提供电源并对各电源接口进行管理。

[0017] 进一步的，所述的仿人智能调平控制模块，包括初始化模块、通信模块、状态检测与故障处理模块、调平控制模块、显示与控制模块、时间基准模块和参数整定模块，所述的初始化模块、通信模块、状态检测与故障处理模块、调平控制模块、显示与控制模块、时间基准模块和参数整定模块分别与仿人智能调平控制模块通讯连接。

[0018] 所述通信模块包括CAN通信模块、网络通信模块和串口通信模块，所述CAN通信模块，用于实现电机驱动器、水平传感器和数字显示终端的通讯；所述网络通信模块，用于实现与上位机的网络通信；所述串口通信模块，用于实现对外各种数据的通信。

[0019] 所述调平控制模块包括粗调平控制模块和精调平模块；所述时间基准模块包括粗时间模块和精确时间模块。

[0020] 与现有技术相比，本发明具有的有益效果：本发明遵循系统设计的参数化、模块化理念，通过集成现代计算机处理技术、嵌入式软件设计技术、自动控制技术、参数化整定技术和复杂总线控制技术，设计了一种通用型电动调平系统智能控制器，通过采集控制对象水平状态信息、各开关状态信息、手持式调试终端输入信息，通过仿人智能控制算法，计算各电机运动指令，驱动电机运动减小偏差，与一般的调平控制器相比，本发明提供了一种控制参数现场设定的、可匹配不同驱动器和水平传感器的通用型电动调平控制器，而且基于通用嵌入式操作系统的控制软件也扩展了系统的通用性、可移植性和易重构性。

附图说明

[0021] 图1为本发明通用型电动调平系统智能控制器的结构框图；

[0022] 图2为本发明的仿人智能调平控制模块的框图。

具体实施方式

[0023] 下面结合附图和具体实施例对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

[0024] 如图1所示，通用型电动调平系统智能控制器，包括高集成度主板1、高性能核心控制模块2、嵌入式操作模块3、仿人智能调平控制模块4、以太网模块5、数字显示终端6、手持式调试终端7、多UART扩展模块8、CAN总线模块9、数字输入模块10、数字输出模块11和电源模块12。

[0025] 高集成度主板1主要是将高性能核心控制模块2、以太网模块5、多UART扩展模块8、CAN总线模块9、数字输入模块10、数字输出模块11和电源模块12等硬件模块集成在一起，从而实现高集成度的设计；

[0026] 高性能核心控制模块2，用于集成嵌入式操作模块，完成调平控制所需要的采集和处理，实现高精度的调平控制算法，以及相应的安全防护和故障诊断；其基于高性能ARM处理器的嵌入式核心板模块，内部集成了嵌入式操作模块3和仿人智能调平控制模块4；

[0027] 嵌入式操作模块3，用于实现硬件的管理，并为仿人智能调平控制模块的运行提供平台，嵌入式操作模块支持WINCE、Linux二种嵌入式操作系统，用户可自行选择其中一种，使软件的开发周期大大缩短，提供了丰富的软件资源，软件的升级更方便；

[0028] 以太网模块5与上位机通讯连接，用于实时接受上位机指令，实现上位机的远程遥控和监视整个调平系统状态；

[0029] 数字显示终端6与高性能核心控制模块双向通讯连接，用于实时显示系统的水平状态、故障信息与处理建议，有数码显示管模式和液晶显示屏两种显示模式可供用户自行选择；

[0030] 手持式调试终端7与高性能核心控制模块双向通讯连接，通过RS422通信实现整个调平控制系统各参数的设定，用户可根据不同环境需要设定适合当前设备的参数，包括调平精度、升降腿速度、举升设备高度、着地与过载保护门限值等参数，简化了用户系统集成和调试的时间；

[0031] 多UART扩展模块8包括RS232、RS422、RS485三种串行通信模块，用户可以根据要求，选择其中一种或多种实现用户需要的功能，其中RS485通信模块也可以实现CAN总线模块9的功能；

[0032] CAN总线模块9与高性能核心控制模块双向通讯连接，主要实现与伺服驱动器、水平仪、数据显示终端6等之间的数据通信；包括电机的实时速度、电流、扭矩、温度和状态信息等，水平仪的X轴与Y轴的实时角度误差，整个调平控制器的当前运行状态等数据之间的通信；

[0033] 数字输入模块10与高性能核心控制模块相连，用于将调平控制所需要的状态进行电气隔离与电平转换成所述高性能核心控制模块匹配的数字信息；所述数字输入模块集成了36路通过光耦隔离的24V数字信号输入口，主要接收各种开关量信号，包括操控面板的操作命令、支腿的上下限位、用户自定义等信号，然后再将这些信号打包处理好输送到高性能核心控制模块中进行处理；

[0034] 数字输出模块11用于将高性能核心控制模块发出的控制指令进行电气隔离与功率放大，送到相对应的执行模块；所述数字输出模块集成了36路通过光耦隔离的24V数字信号输出口，主要输出各种开关量信号，包括各种状态指示灯、电机制动、用户自定义等信号；

[0035] 电源模块12，为整个控制器提供电源并对各电源接口进行管理，提供调平控制器所用的各种电压，电压的等级分别为24V、12V、5V。

[0036] 如图2所示，所述的仿人智能调平控制模块4，包括初始化模块41、通信模块42、状态检测与故障处理模块43、调平控制模块44、显示与控制模块45、时间基准模块46和参数整定模块47，所述的初始化模块、通信模块、状态检测与故障处理模块、调平控制模块、显示与控制模块、时间基准模块和参数整定模块分别与仿人智能调平控制模块通讯连接。

[0037] 所述通信模块42包括CAN通信模块421、网络通信模块422和串口通信模块423，所述CAN通信模块，用于实现电机驱动器、水平传感器和数字显示终端的通讯；所述网络通信模块，用于实现与上位机的网络通信；所述串口通信模块，用于实现对外各种数据的通信。所述调平控制模块44包括粗调平控制模块441和精调平模块442；所述时间基准模块46包括粗时间模块461和精确时间模块462。

[0038] 初始化模块41完成系统的初始化，随后状态检测与故障处理模块43检测系统状态并判定是否有故障存在，同时给出处理建议输送显示与控制模块45，状态检测与故障处理模块43与显示与控制模块45在主程序中不停地循环运行，持续地检测系统状态并给出处理建议。通信模块42主要检测通信接口是否正常，并通过CAN通信模块421、网络通信模块422、串口通信模块423等判断与之相连接的外设是否正常，若正常，则执行相应的后续程序，如不正常，则报故障并给出相应的故障信息。

[0039] 调平控制模块44包括粗调平控制模块441、精调平控制模块(23)及相应的辅助程序，根据通信接口采集到的水平状态信息选择粗调平还是精调平，一般先进行粗调平，再进行精调平。调平控制过程中需要相应的时间基准，调用相应的时间基准模块46，时间基准模块包括粗时间模块461和精确时间模块462，具体在使用中两种都会用到。

[0040] 显示与控制模块45主要完成调平信息的、故障信息及相应的处理建议等的显示，如果选择液晶显示，还可以显示操作说明和维修动画等内容。

[0041] 以上所述仅是本发明的实施方式，再次声明，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进，这些改进也列入本发明权利要求的保护范围内。