機(jī)動(dòng)雷達(dá)載車進(jìn)入陣地展開(kāi)時(shí),對(duì)載車平臺(tái)的水平度及支撐腿承載有較高要求,稱重傳感器作為檢測(cè)載車調(diào)平支撐 腿著地狀況的敏感器件,對(duì)保障安全、穩(wěn)定調(diào)平至關(guān)重要。文中基于稱重傳感器的檢測(cè)原理，闡述了地磅稱重傳感器在雷達(dá)載 車全自動(dòng)調(diào)平中的作用。通過(guò)全自動(dòng)調(diào)平中調(diào)平腿的動(dòng)態(tài)承載圖表，分析類比了調(diào)平腿的受力狀況。同時(shí)，描述了稱重 傳感器的靜態(tài)承載檢測(cè)功能,提供了應(yīng)用稱重傳感器消除由于各種原因?qū)е抡{(diào)平腿虛支撐現(xiàn)象的解決方案。

0.引言

實(shí)現(xiàn)雷達(dá)載車平臺(tái)的快速調(diào)平及可靠穩(wěn)定支撐是 機(jī)動(dòng)雷達(dá)對(duì)載車的基本需求。隨著雷達(dá)機(jī)動(dòng)性要求的 提高,全自動(dòng)調(diào)平及全智能檢測(cè)已被廣泛地應(yīng)用于雷 達(dá)載車平臺(tái)的控制中。如何實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)調(diào)平中的著地 檢測(cè)、如何避免調(diào)平過(guò)程中的調(diào)平腿虛支撐現(xiàn)象、如何 解決由各種原因?qū)е碌钠脚_(tái)支撐不穩(wěn)定等問(wèn)題日益突 出。以往基于電流或油壓檢測(cè)等手段實(shí)現(xiàn)的調(diào)平腿狀 態(tài)檢測(cè)多為動(dòng)態(tài)檢測(cè),盡管通過(guò)軟硬件的多重復(fù)合判 據(jù)可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)調(diào)平，但始終無(wú)法可靠解決著地檢測(cè) 的一致性問(wèn)題及調(diào)平過(guò)程、調(diào)平結(jié)束后的調(diào)平腿虛支 撐問(wèn)題。而采用稱重傳感器作為壓力檢測(cè)器件，通過(guò) 對(duì)各調(diào)平腿的受力測(cè)控，較好的解決了調(diào)平過(guò)程中的 靜、動(dòng)態(tài)承載問(wèn)題,并能及時(shí)發(fā)現(xiàn)載車調(diào)平腿支撐異常 情況,提高了全自動(dòng)調(diào)平的可靠性及快速性。

1.稱重檢測(cè)原理

稱重傳感器按照轉(zhuǎn)換方法分為光電式、液壓式、電應(yīng)變式等,其中以電阻應(yīng)變式使用最廣。本文所述的 稱重傳感器為電阻應(yīng)變式,是根據(jù)力-電轉(zhuǎn)換原理,將 非電量轉(zhuǎn)換為電量的一種檢測(cè)器件。

稱重傳感器承載時(shí)彈性體（彈性元件或敏感梁） 在外力作用下產(chǎn)生彈性變形,使粘貼在其表面的電阻 應(yīng)變片（轉(zhuǎn)換元件）隨同產(chǎn)生變形，電阻應(yīng)變片變形 后，其阻值將發(fā)生變化,相應(yīng)的測(cè)量電路把這一電阻變 化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)（電壓或電流）,從而完成將外力變換 為電信號(hào)的過(guò)程。

稱重傳感器外形如圖1所示，一般安裝在調(diào)平 腿底部，它與調(diào)平腿之間通過(guò)設(shè)計(jì)專門的結(jié)構(gòu)件連 接，保證加載作用線與傳感器的受力軸線重合，克服 調(diào)平腿支撐時(shí)引入的傾斜載荷和偏心載荷對(duì)計(jì)量特 性的影響。

2.稱重檢測(cè)在全自動(dòng)調(diào)平中的作用

2.1完成著地檢測(cè)

完成調(diào)平腿著地檢測(cè)，是全自動(dòng)調(diào)平的先決條件。 雷達(dá)載車抵達(dá)陣地時(shí)調(diào)平腿均處于收攏狀態(tài)，進(jìn)行全 自動(dòng)調(diào)平控制時(shí),首先伸出調(diào)平腿使其著地并可靠承 載,然后進(jìn)行調(diào)平控制。對(duì)于采用液壓控制的載車自 動(dòng)調(diào)平系統(tǒng),以往多采用油壓完成著地檢測(cè);對(duì)采用電 機(jī)控制的載車自動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)，以往多采用電流完成著 地檢測(cè)，二者均為間接檢測(cè)。對(duì)于由于調(diào)平腿結(jié)構(gòu)、溫 度等因素造成的檢測(cè)值增加等問(wèn)題,無(wú)法排除區(qū)分,易 造成誤判⑵。而稱重檢測(cè)為直接測(cè)量方式，可直接檢 測(cè)各調(diào)平腿的承載狀況，對(duì)不同載重的車輛通過(guò)設(shè)置 相應(yīng)閥值可實(shí)現(xiàn)調(diào)平腿著地的可靠檢測(cè)。

以液壓控制模式為例，圖2為油壓檢測(cè)和稱重檢 測(cè)的特性曲線比較。圖2a)所示為調(diào)平腿著地時(shí)的油 壓值變化,調(diào)平腿未工作時(shí)U -6)油壓及空行程時(shí)（c 油壓值為非零；調(diào)平腿著地并承載后U-e),油 壓值急劇增加；當(dāng)停止腿伸控制時(shí)（e之后）油壓值徒 降。因此，油壓檢測(cè)為動(dòng)態(tài)檢測(cè),一旦停止調(diào)平腿運(yùn)動(dòng) 將無(wú)從獲取調(diào)平腿承載狀況，電動(dòng)控制模式的電流檢 測(cè)也是如此。

2. 2優(yōu)化調(diào)平策略

由于載車形式的不同（整車或半掛車）、傳感器設(shè) 置的差異（一個(gè)或多個(gè)）、控制模式及方式的選擇（液 壓或電機(jī)控制），全自動(dòng)調(diào)平策略多種多樣，有基于經(jīng) 典控制算法的、也有基于現(xiàn)代模糊控制理論的。但無(wú) 論哪種控制法,均是對(duì)調(diào)平腿實(shí)施控制,通過(guò)對(duì)相應(yīng)調(diào) 平腿的伸縮控制,使雷達(dá)載車平臺(tái)趨于水平,從而達(dá)到 精度要求。

在對(duì)調(diào)平腿實(shí)施控制時(shí),將稱重傳感器的值作為 控制內(nèi)環(huán),如圖3所示。在調(diào)平腿的伸縮控制中，可實(shí) 時(shí)監(jiān)測(cè)調(diào)平腿承載狀況，并保證調(diào)平腿承載在設(shè)定范 圍內(nèi)。在實(shí)際控制中，如果收縮調(diào)平腿導(dǎo)致該調(diào)平腿 承載小于最低閥值,則停止該調(diào)平腿的收縮，轉(zhuǎn)而控制 其伸出或其他調(diào)平腿的伸縮，由于平臺(tái)的相關(guān)性及控 制的收斂性,這種控制將導(dǎo)致小承載的調(diào)平腿受力增 加；同樣道理,在控制中如果伸出調(diào)平腿導(dǎo)致該調(diào)平腿 承載高于最高閥值,則停止該調(diào)平腿伸出，轉(zhuǎn)而控制其 收縮或其他調(diào)平腿的伸縮，這種控制將導(dǎo)致大承載的 調(diào)平腿受力減少。

圖2b)為調(diào)平腿著地時(shí)的稱重值變化，調(diào)平腿未 工作及空行程時(shí)（a - d)稱重檢測(cè)為零；調(diào)平腿著地并 承載后（d - e),稱重值急劇增加，可取曲線上升段某 值作為著地檢測(cè)判據(jù);此時(shí)停止調(diào)平腿伸出（e之后）, 調(diào)平腿承載值不會(huì)消失。

對(duì)于液壓控制模式，由于液壓器件的離散性及調(diào) 平腿空行程油壓值較大，若某調(diào)平腿空載油壓大于所 取閥值,將造成著地誤判。因此,必須對(duì)各油壓檢測(cè)值 進(jìn)行補(bǔ)償,控制的一致性較差。而采用稱重傳感器這 種直接的力檢測(cè)器件進(jìn)行著地檢測(cè)，可直接獲取調(diào)平 腿承載,控制的可靠性及一致性較好。

這種加入內(nèi)環(huán)的動(dòng)態(tài)控制將使調(diào)平后的調(diào)平腿承 載滿足設(shè)計(jì)要求，且有效避免了調(diào)平過(guò)程中及調(diào)平結(jié) 束后的調(diào)平腿虛支撐現(xiàn)象。

由于增加了調(diào)平腿承載范圍限定，消除了調(diào)平腿 的承載超限問(wèn)題，這種控制也將有利于延長(zhǎng)調(diào)平腿的 使用壽命。

2.3油壓檢測(cè)及稱重檢測(cè)實(shí)例比較

以4調(diào)平腿實(shí)現(xiàn)雷達(dá)載車調(diào)平的液壓控制模式為 例，雷達(dá)載車平臺(tái)中心采用水平儀,平臺(tái)尾梁處采用單 軸的傾斜儀,對(duì)于凸凹不一的地基工況,按照以下流程 進(jìn)行調(diào)平:調(diào)平腿油壓著地檢測(cè)—基于水平度變化的 調(diào)平腿依次進(jìn)行著地檢測(cè)—抬高載車平臺(tái)—平臺(tái)大跨 度側(cè)水平度過(guò)零—模糊調(diào)平控制策略—調(diào)平腿虛支撐 檢測(cè)—全自動(dòng)調(diào)平結(jié)束。

采用油壓檢測(cè)調(diào)平的調(diào)平腿承載曲線如圖4、圖5 所示。

加入稱重傳感器時(shí)內(nèi)環(huán)控制的調(diào)平腿承載曲線如 圖6、圖7所示。

比車父圖4~圖7可見(jiàn).a)米用油壓檢測(cè)調(diào)平結(jié)束 后各調(diào)平腿均有承載,不存在虛支撐現(xiàn)象,但調(diào)平腿4 在調(diào)平過(guò)程中出現(xiàn)了虛腿現(xiàn)象（圖5腿4承載曲線的 64 ~91段），而加入稱重傳感器內(nèi)環(huán)控制后，調(diào)平腿均 無(wú)虛腿現(xiàn)象發(fā)生;b)加入稱重傳感器內(nèi)環(huán)控制后，調(diào) 平腿3的最大承載減少（圖5、圖1中腿3承載曲線的 127 ~ 136 段）。

圖4~圖7的曲線是為獲得比較結(jié)果而采用相同

的控制流程時(shí)所生成的曲線。實(shí)際上采用了稱重傳感 器后，無(wú)需依次對(duì)調(diào)平腿進(jìn)行著地再檢測(cè),此項(xiàng)可節(jié)約 調(diào)平時(shí)間約12 s;調(diào)平結(jié)束后也無(wú)需同步同位移伸出 調(diào)平腿進(jìn)行撐實(shí)的動(dòng)態(tài)檢查，此項(xiàng)可節(jié)約調(diào)平時(shí)間約 4 s,因此米用稱重傳感器可減少調(diào)平時(shí)間是顯而易見(jiàn) 的。同時(shí)由于采用了內(nèi)環(huán)的動(dòng)態(tài)控制，各調(diào)平腿承載 范圍受控,控制策略得以極大優(yōu)化。調(diào)平結(jié)束后，各調(diào) 平腿承載趨于均衡。

3.稱重檢測(cè)在靜態(tài)承載檢測(cè)中的應(yīng)用

由于機(jī)動(dòng)雷達(dá)工作時(shí)陣地的條件差異較大，雷達(dá) 載車工作時(shí)，由于地基沉陷引發(fā)的調(diào)平腿承載變化可 導(dǎo)致調(diào)平腿虛支撐現(xiàn)象發(fā)生，從而使載車水平度發(fā)生 波動(dòng)、載車的支撐性能減弱，嚴(yán)重時(shí)將影響雷達(dá)整體的 性能指標(biāo)及結(jié)構(gòu)傳動(dòng)件的壽命。因此，實(shí)時(shí)檢測(cè)各調(diào) 平支撐腿的承載狀況，有利于及時(shí)發(fā)現(xiàn)和消除虛支撐 現(xiàn)象,保障雷達(dá)設(shè)備可靠運(yùn)行。

靜態(tài)承載的檢測(cè)是油壓、電流等動(dòng)態(tài)檢測(cè)無(wú)法完 成的，必須依賴稱重傳感器。

目前,稱重傳感器產(chǎn)品多為模擬量輸出，可對(duì)其輸 出量進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換,并采用CAN等總線模式進(jìn)行控 制,如圖8所示，各調(diào)平支撐腿稱重傳感器均掛接于 CAN總線上,控制中心通過(guò)總線實(shí)時(shí)獲取各支撐腿承 載信息H ,當(dāng)承載發(fā)生問(wèn)題時(shí)及時(shí)報(bào)警，并采用人工 干預(yù)方式重新?lián)螌?shí)調(diào)平腿或重新進(jìn)行調(diào)平。

4.結(jié)束語(yǔ)

將地磅稱重傳感器應(yīng)用于機(jī)動(dòng)雷達(dá)載車調(diào)平腿控制, 極大地優(yōu)化了全自動(dòng)調(diào)平控制策略，解決了全調(diào)平過(guò) 程中的調(diào)平腿虛支撐問(wèn)題，其靜態(tài)檢測(cè)功能有利于及 時(shí)消除由于地基沉陷導(dǎo)致的虛支撐現(xiàn)象，較好地實(shí)現(xiàn) 了機(jī)動(dòng)雷達(dá)載車對(duì)支撐性能的要求。因此，它在機(jī)動(dòng) 雷達(dá)載車調(diào)平系統(tǒng)中使用，具有廣泛的應(yīng)用前景。