[發明專利]一種持續載荷模擬器運動奇異性濾波控制方法

在審

• 申請號: 202010733437.1
• 申請日: 2020-07-27
• 公開（公告）號: CN111835309A
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發明（設計）人: 羅鵬;黎啟勝;胡榮華;尹鵬;白俊林;劉婷婷;王鵬飛
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院總體工程研究所
• 主分類號: H03H7/01
• 分類號: H03H7/01
• 代理公司: 成都時譽知識產權代理事務所(普通合伙) 51250
• 代理人: 沈成金

1.一種持續載荷模擬器運動奇異性濾波控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：獲取模擬器的求逆運動學關系，得到需要的理論軸運動物理量，理論軸運動物理量作為奇異控制模塊的輸入；

S2：設定奇異控制模塊的結構，并將理論軸運動物理量輸入至奇異控制模塊結構中；

S3：設定奇異控制濾波器模塊，并將奇異控制濾波器模塊接入奇異控制模塊結構中；

S4：設定奇異控制濾波器模塊中濾波器的階次和結構；

S5：設定奇異控制濾波器模塊中濾波器的時變參數。

2.如權利要求1所述的一種持續載荷模擬器運動奇異性濾波控制方法，其特征在于，步驟S1具體如下：

依據持續載荷模擬器的運動軸連接情況，構建運動學雅克比矩陣，用數學的方法直觀表示軸轉速和座艙轉速之間的運動學關系。

3.如權利要求2所述的一種持續載荷模擬器運動奇異性濾波控制方法，其特征在于，步驟S2具體如下：

將理論軸運動物理量一方面輸入至逆運動解算模塊進行逆運動解算，然后輸入至奇異性控制模塊生成奇異性控制信號，然后輸入至軸運動控制模塊進行軸運動控制，軸運動控制模塊第一輸出端輸入至逆運動解算模塊構成閉環，軸運動控制模塊第二輸出端先輸入至奇異量化模塊再到奇異性控制模塊構成閉環，軸運動控制模塊第三輸出端輸入至正運動解算模塊進行正運動解算，然后輸入至人體感知模型模塊進行人體感知模擬；

將理論軸運動物理量另一方面直接輸入至人體感知模型模塊；

將人體感知模型模塊輸出的人體感知模擬與人體感知輸出進行綜合評價，然后輸出奇異控制評價結果。

4.如權利要求3所述的一種持續載荷模擬器運動奇異性濾波控制方法，其特征在于，步驟S3具體如下：

步驟S2中，奇異性控制模塊具體如下：

逆運動解算模塊的逆運動輸出量輸入至奇異性控制濾波器，奇異量化模塊的奇異程度輸出量通過時變參數控制后輸入至奇異性控制濾波器，奇異性控制濾波器的運動控制輸出量通過機械限幅后輸入至軸運動控制模塊；

奇異性控制濾波器包括依次排布的外框低通濾波器、中框低通濾波器和內框低通濾波器。

5.如權利要求4所述的一種持續載荷模擬器運動奇異性濾波控制方法，其特征在于，步驟S4具體如下：

經過綜合分析，根據系統要求采用二階低通濾波器，二階濾波器的狀態空間方程為：

y(t)＝Cx₁(t)；

其中；f_ω(t)為控制系統的時變參數，是隨著時間變化的量，ξ為阻尼系數；

是輸入矩陣；

C＝[1 0]是輸出矩陣。

6.如權利要求5所述的一種持續載荷模擬器運動奇異性濾波控制方法，其特征在于，步驟S5具體如下：

在奇異位形附近，逆結算輸出指令信號中，會突然增加許多高頻信號，這部分高頻信號需要被過濾掉，此時需要降低濾波器的截止頻率；

條件數是截止頻率時變函數的因變量，遞進關系如下：

t→{q₁,q₂,…,q_n}→n_c→ω；也就是各個運動關節隨著時間變化，同時導致條件數的變化，由條件數的變化實時對截止頻率進行解算；

經過對濾波目的和求逆運動解算輸出指令的趨勢分析，可以建立角速度的奇異控制關系，即時變濾波器中的時變函數為：