[發明專利]多自由度平臺的手柄模擬控制系統

無效

• 申請號: 201110142841.2
• 申請日: 2011-05-31
• 公開（公告）號: CN102298320A
• 公開（公告）日: 2011-12-28
• 發明（設計）人: 李明;戎志剛;劉道強;高敬義;劉輝
• 申請（專利權）人: 深圳華強智能技術有限公司
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 深圳市順天達專利商標代理有限公司 44217
• 代理人: 郭偉剛

系統領域

本發明涉及運動仿真系統領域，更具體地說，涉及一種多自由度平臺的手柄模擬控制系統。

背景系統

多自由度平臺可實現剛體在空間多個自由度的運動。單自由度平臺實現沿Z軸(垂直軸)的移動。三自由度平臺即實現沿Z軸(垂直軸)的移動及繞X、Y軸(水平軸)的轉動。六自由度平臺，既實現沿X、Y、Z軸的移動及繞X、Y、Z軸的轉動。因此多自由度平臺可模擬剛體在空間的運動狀態。這個特點使多自由度平臺作為運動的模擬平臺得以廣泛的應用，如飛行模擬器、車輛駕駛模擬器、海浪模擬臺、多自由度振動搖擺臺、動感電影搖擺臺等。目前多自由度平臺的控制系統中，大多采用電動控制、數字液壓缸或伺服閥，限制了平臺的行程、加速度和承載能力，并且成本也比較高。

發明內容

本發明要解決的系統問題在于，針對現有多自由度平臺的控制系統中，大多采用電動控制、數字液壓缸或伺服閥，限制了平臺的行程、加速度和承載能力，并且成本也比較高的缺陷，提供一種多自由度平臺的手柄模擬控制系統，使用普通比例閥驅動液壓缸，可根據檢測到的各液壓缸的位移量，由手柄裝置生成自由度平臺的運動軌跡。

本發明解決其系統問題所采用的系統方案是：構造一種多自由度平臺的手柄模擬控制系統，包括：計算機、控制器、數模轉換模塊、至少兩個液壓比例閥和與所述液壓比例閥數量相同的位置反饋裝置、與液壓缸數量相同的手柄模擬裝置及位置給定裝置，其中，

所述手柄模擬裝置的位置信號反饋到控制器，經比例換算濾波處理后生成姿態輸入數據；

控制器經數模轉換模塊與各液壓比例閥連接，每個液壓比例閥驅動其連接的一個液壓缸；

液壓缸各位置反饋裝置分別與所述控制器連接，每個位置反饋裝置能檢測一個液壓缸的位置，并將檢測到的位置數據輸送給所述控制器；

所述控制器將姿態輸入數據運算轉換成模擬信號，由數模轉換模塊控制比例閥，驅動液壓缸實現快速響應的多自由平臺運動控制系統。

在本發明所述的多自由度平臺的手柄模擬控制系統中，所述控制器存儲的姿態數據，包括：

根據手柄的位置給定經比例換算濾波處理后生成姿態輸入數據，計算機導入數據或上述數據修改的數據。

在本發明所述的多自由度平臺的手柄模擬控制系統中，所述控制器包括：接收模塊、存儲模塊和伺服功能模塊，其中，

所述接收模塊，用于接收各位置反饋裝置檢測后輸送的各液壓缸和手柄裝置的位置數據；

所述存儲模塊，用于存儲伺服功能模塊數據和所述接收模塊接收的所述位置數據，以及液壓缸各種的運行數據；

所述伺服功能模塊，參照所述存儲模塊存儲的姿態數據，控制各液壓比例閥，通過實時改變各液壓比例閥的流量壓力大小對各液壓缸進行伺服驅動。

在本發明所述的多自由度平臺的手柄模擬控制系統中，所述控制器還包括：

補償控制模塊，用于將所述接收模塊接收的各位置反饋裝置輸送的各液壓缸的位置數據與控制器生成的姿態輸入位置數據進行比較，將比較結果輸送至伺服功能模塊，經補償運算控制各液壓比例閥。

在本發明所述的多自由度平臺的手柄模擬控制系統中，還包括：

與液壓比例閥數量相同的液壓缸，分別與各液壓比例閥和各位置反饋裝置連接。

在本發明所述的多自由度平臺的手柄模擬控制系統中，還包括：

接收各位置反饋裝置輸送的分別與各液壓比例閥連接的各液壓缸的位置數據；

存儲手柄裝置生成的姿態數據、液壓缸各種運行數據以及計算機導入，或上述數據修改的數據。

在本發明所述的多自由度平臺的手柄模擬控制系統中，所述參照存儲的伺服功能模塊控制各液壓比例閥包括：

根據姿態輸入數據，按照比例閥的模擬量給定量與液壓缸的位置反饋形成的伺服閉環數據。

在本發明所述的多自由度平臺的手柄模擬控制系統中，所述伺服功能模塊根據接收到的姿態數據與各液壓缸的位置數據的比較結果，補償控制各液壓比例閥。

在本發明所述的多自由度平臺的手柄模擬控制系統中，還包括：手柄模擬裝置和平臺部件，所述各液壓比例閥和各位置反饋裝置分別與各液壓缸連接，平臺部件設置在各液壓缸的升降端上。