[發(fā)明專利]一種多電機(jī)圓盤懸吊控制系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011043533.X
• 申請(qǐng)日: 2020-09-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112230681B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-09-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 裴云慶;楊思恩;吳昂瑾;王來(lái)利
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號(hào): G05D3/12
• 分類號(hào): G05D3/12;H02P8/40
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 王艾華

本發(fā)明公開(kāi)了一種多電機(jī)圓盤懸吊控制系統(tǒng)及方法，包括主控模塊、用于指令傳輸和建模計(jì)算；測(cè)距模塊和角度測(cè)量模塊，用于測(cè)量圓盤系統(tǒng)的高度、角度；無(wú)線通信模塊，用于傳輸測(cè)量數(shù)據(jù)；電機(jī)及驅(qū)動(dòng)，用于系統(tǒng)動(dòng)作；聯(lián)軸器和牽引繩，用于連接電機(jī)與圓盤系統(tǒng)。多電機(jī)圓盤懸吊控制方法，系統(tǒng)通過(guò)自適應(yīng)建模計(jì)算得出激光點(diǎn)達(dá)到期望位置所對(duì)應(yīng)的電機(jī)PWM控制信號(hào)占空比，并以此對(duì)實(shí)際PID計(jì)算進(jìn)行前饋控制，使各方向電機(jī)相互獨(dú)立運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)合成效果即為激光點(diǎn)期望軌跡。采用上述技術(shù)方案后，多電機(jī)協(xié)同控制系統(tǒng)克服了現(xiàn)有查表法技術(shù)帶來(lái)的環(huán)境適應(yīng)性差，智能化程度較低，時(shí)間及人力成本高的缺點(diǎn)，提高了系統(tǒng)可靠性、穩(wěn)態(tài)精度、動(dòng)態(tài)性能和智能化程度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電子控制領(lǐng)域，特別涉及一種多電機(jī)圓盤懸吊控制系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

伴隨著自動(dòng)化技術(shù)的不斷發(fā)展，單電機(jī)的應(yīng)用己經(jīng)不能滿足高度集成化和智能化系統(tǒng)的使用要求。一個(gè)綜合的系統(tǒng)往往是由多軸多關(guān)節(jié)組成，單個(gè)電機(jī)的控制會(huì)影響某一個(gè)軸的精度，但當(dāng)多軸組合在一起時(shí)效果不甚理想，尤其是高速高精度領(lǐng)域，對(duì)多電機(jī)協(xié)同控制的需求愈加強(qiáng)烈。而現(xiàn)有精確性較高的多電機(jī)協(xié)同控制系統(tǒng)主要是利用精密絲杠配合電機(jī)搭載相應(yīng)被控對(duì)象使用，在不同任務(wù)要求下建立被控對(duì)象姿態(tài)與精密絲杠旋轉(zhuǎn)圈數(shù)的數(shù)值關(guān)系表，通過(guò)查表法實(shí)現(xiàn)被控對(duì)象姿態(tài)改變。當(dāng)改變系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)或使用環(huán)境時(shí)需要重新建立數(shù)值關(guān)系表，導(dǎo)致系統(tǒng)環(huán)境適應(yīng)性差，智能化程度較低，同時(shí)會(huì)增加系統(tǒng)調(diào)試和使用的時(shí)間及人力成本。

視覺(jué)跟蹤是對(duì)視頻圖像序列中的前景運(yùn)動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)、提取、識(shí)別和跟蹤，獲得目標(biāo)的位置、速度、加速度和運(yùn)動(dòng)軌跡等，再進(jìn)行進(jìn)一步分析處理以完成更高一級(jí)的任務(wù)。將視覺(jué)識(shí)別與跟蹤技術(shù)融入自動(dòng)控制領(lǐng)域，搭載相應(yīng)任務(wù)負(fù)荷，可以廣泛應(yīng)用于工業(yè)機(jī)器人、3D打印等諸多方面，并為自動(dòng)控制，先進(jìn)傳感器技術(shù)以及計(jì)算機(jī)科學(xué)等諸多技術(shù)領(lǐng)域的融合提供了一個(gè)平臺(tái)。

目前缺少一種精確性高、智能化程度高、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)、便于調(diào)試和操作的多電機(jī)協(xié)同控制系統(tǒng)將視覺(jué)識(shí)別與跟蹤技術(shù)和多電機(jī)協(xié)同控制技術(shù)結(jié)合，搭載相應(yīng)任務(wù)負(fù)荷，用于基礎(chǔ)教學(xué)和理論研究。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種多電機(jī)圓盤懸吊控制系統(tǒng)及方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：

多電機(jī)圓盤懸吊控制系統(tǒng)主包括電機(jī)、聯(lián)軸器、遙控模塊、支撐框架、電機(jī)底座、無(wú)線通信主機(jī)模塊、角度測(cè)量模塊、無(wú)線通信從機(jī)模塊、主控模塊、顯示模塊、驅(qū)動(dòng)模塊、橫梁、電機(jī)支架、牽引繩、圓盤系統(tǒng)、靶盤、圖像處理模塊、測(cè)距模塊、激光指示器，支撐框架各邊設(shè)有螺孔，各邊之間通過(guò)帶螺孔的三角墊片進(jìn)行螺栓連接，支撐框架上底設(shè)有帶螺孔的橫梁，橫梁與支撐框架連接，且位于支撐框架上底中心位置；支撐框架下底與靶盤連接。

電機(jī)固定于電機(jī)支架上，電機(jī)支架固定于電機(jī)底座上，電機(jī)底座與支撐框架連接。

聯(lián)軸器通過(guò)D形通孔與電機(jī)的轉(zhuǎn)軸進(jìn)行連接，牽引繩固定并纏繞于聯(lián)軸器上，牽引繩另一端通過(guò)圓盤系統(tǒng)底層的通孔與圓盤系統(tǒng)固定連接，激光指示器通過(guò)通孔固定連接于圓盤系統(tǒng)底端，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)聯(lián)軸器轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)牽引繩的收放動(dòng)作，進(jìn)而帶動(dòng)圓盤系統(tǒng)和激光指示器在高度、橫滾、俯仰方向運(yùn)動(dòng)。

遙控模塊、無(wú)線通信從機(jī)模塊、主控模塊、顯示模塊相互獨(dú)立，并集成于一塊PCB電路板上，PCB電路板和驅(qū)動(dòng)模塊、圖像處理模塊各自獨(dú)立放置于橫梁上且與橫梁進(jìn)行螺栓連接，其中圖像處理模塊位于橫梁中心，且圖像處理模塊的攝像頭朝向支撐框架底邊，以保證攝像頭獲取全部靶盤視野。

無(wú)線通信從機(jī)模塊的輸出端、圖像處理模塊的輸出端與主控模塊的輸入端進(jìn)行電性連接，主控模塊的輸出端分別與遙控模塊、顯示模塊、驅(qū)動(dòng)模塊的輸入端進(jìn)行電性連接，無(wú)線通信主機(jī)模塊的輸入端分別與角度測(cè)量模塊和測(cè)距模塊的輸出端進(jìn)行電性連接，驅(qū)動(dòng)模塊的輸出端和電機(jī)進(jìn)行電性連接。