一种灭火车的控制系统技术方案

本发明专利技术提供了一种灭火车的控制系统，该系统包括解析模块，误差项计算模块，比例项计算模块，微分项计算模块，积分项计算模块，内环计算模块。其通过主控板和底盘惯性导航单元的配合，对底盘电机、航向角控制电机以及俯仰角控制电机实现闭环控制以确保能够自适应地调整航向，自动修正灭火车行进过程中出现的偏差。因此，本发明专利技术灭火车的控制精度更高，操作更便利。

【技术实现步骤摘要】
一种灭火车的控制系统
本专利技术涉及消防领域，尤其涉及一种灭火车的控制系统。
技术介绍
现有的灭火车，受驱动轮的限制，需要较大的转弯半径才能够实现转向或旋转。实际应用中，现有的灭火车往往受火场空间限制而出现无法转向、行动受阻的状况。进一步，现有的灭火车在行进过程中，往往受火场地形影响，在各驱动轮之间产生速度差。受此速度差影响，灭火车在行进过程中时常出现航向偏移，需要后台的控制人员时刻注意对灭火车的行进方向进行修正。因此，现有灭火车行进过程中，控制效率不高，后台的控制人员时常感觉手忙脚乱。因而，目前急需一种转弯半径小，易于实现综合控制，并且能够自适应地调整航向，修正行进过程中出现的偏差的灭火车。
技术实现思路
为了解决现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种灭火车的控制系统。所述灭火车包括麦克纳姆轮、底盘电机、底盘、云台、水箱、航向角控制电机、俯仰角控制电机、底盘惯性导航单元、航向角控制轴、所述俯仰角控制轴、主控板、遥控单元，其特征在于，该系统包括：解析模块，所述解析模块用以接收并解析所述底盘电机反馈的报文、所述航向角控制电机或所述俯仰角控制电机反馈的报文、所述底盘惯性导航单元获取本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种灭火车的控制系统，所述灭火车包括麦克纳姆轮、底盘电机、底盘、云台、水箱、航向角控制电机、俯仰角控制电机、底盘惯性导航单元、航向角控制轴、所述俯仰角控制轴、主控板、遥控单元，其特征在于，该系统包括：解析模块，所述解析模块用以接收并解析所述底盘电机反馈的报文、所述航向角控制电机或所述俯仰角控制电机反馈的报文、所述底盘惯性导航单元获取的所述麦克纳姆轮、所述航向角控制轴或所述俯仰角控制轴的转动量以及所述遥控单元的遥控信号，获得目标转速forward、所述麦克纳姆轮当前的转速speed、期望的角度值和当前的角度值；误差项计算模块，所述误差项计算模块用以计算误差项err=（（forward‑底盘电...

【技术特征摘要】
1.一种灭火车的控制系统，所述灭火车包括麦克纳姆轮、底盘电机、底盘、云台、水箱、航向角控制电机、俯仰角控制电机、底盘惯性导航单元、航向角控制轴、所述俯仰角控制轴、主控板、遥控单元，其特征在于，该系统包括：解析模块，所述解析模块用以接收并解析所述底盘电机反馈的报文、所述航向角控制电机或所述俯仰角控制电机反馈的报文、所述底盘惯性导航单元获取的所述麦克纳姆轮、所述航向角控制轴或所述俯仰角控制轴的转动量以及所述遥控单元的遥控信号，获得目标转速forward、所述麦克纳姆轮当前的转速speed、期望的角度值和当前的角度值；误差项计算模块，所述误差项计算模块用以计算误差项err=（（forward-底盘电机转速信号的中位值）/660）底盘电机转速最大值，以及外环误差项shell_errout=期望的角度值-当前的角度值；比例项计算模块，所述比例项计算模块用以计算比例项kp_out=比例系数*err，以及外环比例项shell_kpout=外环比例系数*shell_errout；微分项计算模块，所述微分项计算模块用以计算微分项kd_out=微分系数*（err-old），以及外环微分项shell_kdout=外环微分系数*（shell_errout-shell_oldout），其中，shell_oldout为上一次计算获得的外环误差项，old为上一次计算获得的误差项；积分项计算模块，所述积分项计算模块用以计算，积分项ki_out以及外环积分项shell_kiout，其中，所述积分项ki_out为每一次计算获得的误差项err乘以积分系数再进行累加，所述外环积分项shell_kiout为每一次计算获得的外环误差项shell_errout乘以外环积分系数再进行累加；内环计算模块，所述内环计算模块用以执行以下步骤：首先，计算内环期望的角速度值=shell_kpout+shell_kdout+shell_kiout即外环的输出值；然后，计算内环误差项=内环期望的角速度值-当前的角速度值；最后，将所述内环误差项乘于内环比例系数，获得内环比例项；将本次计算获得的所述内环误差项乘以内环积分系数加上之前的内环积分项输出值，获得内环积分项；将本次计算的内环误差值减去上次的内环误差值再乘以内环微分系数,获得内环微分项；控制信号输出模块，所述控制信号输出模块用以计算并向所述航向角控制电机或所述俯仰角控制电机输出控制信号pidangle以控制所述航向角控制电机或所述俯仰角控制电机运转，向所述底盘电机输出控制信号pidout以控制所述底盘电机运转，其中，pidout=kp_out+ki_out+kd_out，pidangle=内环比例项+内环积分项+内环微分项。2.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述控制信号输出模块输出所述控制信号的频率不低于1kHz。3.如权利要求1或2所述的控制系统，其特征在于，所述麦克纳姆轮用以驱动所述灭火车，所述底盘电机连接所述麦克纳姆轮，底盘用以固定所述麦克纳姆轮；所述云台设置于所述底盘上，包括转动连接的航向角控制轴（41）和俯仰角控制轴（42），所述航向角控制轴（41）由航向角控制电机（411）驱动旋转，所述俯仰角控制轴（42）由俯仰角控制电机（421）驱动旋转；所述俯仰角控制轴（42）上还设置有水炮（43）和摄像头（44）。4.如权利要求1-3所述的控制系统，其特征在于，底盘惯性导航单元分别连接所述麦克纳姆轮、所述航向角控制轴和所述俯仰角控制轴，用以获取所述麦克纳姆轮、所述航向角控制轴和所述俯仰角控制轴的转动量；所述水箱设置于所述底盘的前部，通过水管与所述水炮连接，用以向所述水炮供水。5.如权利要求1-4所述的控制系统，其特征在于，所述主控板设置于所述底盘的后部，所述主控板内还设有数传模块（61）和图传模块（62）；所述数传模块与遥控单元通信连接，用以与所述遥控单元交互；所述遥控单元还包括图像显示模块和图像处理模块，所述图传模块连接所述摄像头并与所述图像处理模块无线连接，用以向所述遥控单元传输所述摄像头获取的...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨建伟，姚德臣，刘恒畅，寇子明，杨玉青，崔晓飞，
申请(专利权)人：北京建筑大学，
类型：发明
国别省市：北京,11