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運動平臺綜合控制系統算法
發布時間:2020-12-16 14:52

11.5.1 背景說明

公司目前在加強產品的外觀設計能力,正在做一些展會上具有創新和亮點的產品。這種情況下,我們通過技術領先的方式來推廣產品。因此我們推出一款由兩個六自由度平臺上下疊加起來的產品,可以實現以下幾個功能:

11.5.2 路徑規劃及控制算法

l 正弦波、三角波等曲線單軸演示;
l 圓周、扇形、螺旋、球面運動等曲面運動演示;(路徑規劃,T型算法,S型算法,數值積分,DDA雙軸插補,多軸聯動,多軸插補)
l 通過姿態反解算法將輸入的姿態指令轉換成相應的動作。并通過姿態正解來驗證計算結果。依托Linux CNC代碼
l 運動規劃。位姿(外環)、速度(中環)、加速度(內環)、Jerk
l 參考微分運動學、動力學(力和力矩轉換成平臺的加速度)的相關算法資料
l 自抗擾ARDC控制算法和分數階算法
l 提供各種極限位姿干涉校驗與奇異性校驗數據

11.5.3 對加速度的準確模擬和數據洗入洗出算法

當平臺用于賽車游戲、飛行游戲、車輛路譜、海浪譜、地震譜等模擬時,除了進行必要的6個自由度姿態仿真以外,還對加速度進行準確的模擬。
賽車或者飛行游戲中需要一些長時間持續的加速感或者推背感時,這時平臺對輸入數據進行洗出處理,來獲得持續的加速度。
注:這個功能可通過單平臺展示。

11.5.4 橫波和縱波

通過下平臺左右橫移和上平臺上下移動來實現地震橫波和縱波的模擬。

11.5.5 自平衡和大角度傾斜

當下平臺模擬船舶或車輛等物體運動時,要求上平臺的上平面要保持水平。由于上、下平臺之間為剛性連接,因此可以在上平臺的上平面(A面)或者下平面(B/C面)安裝姿態陀螺儀(某些算法需要的情況下,可以上下平面同時安裝)。
借鑒坦克火炮控制系統或者云臺穩定系統,使用位置前饋、提前預判分析等算法,實現盡可能的平衡和穩定。
大角度傾斜是兩個平臺相同姿態的疊加(其和自平衡相反,自平衡是上下平臺兩個姿態相互抵消),實現更大的角度或者位移。
 

11.5.6 軟件硬件設計

1. 使用帶EtherCAT總線的進口品牌伺服,臺達、松下、菲仕、三洋等都支持;
2. 使用倍福主站,AM335,XC7Z020以及相應的運動控制模塊等;
3. 帶有顯示操控和配置終端(可以是Windows系統觸控一體機或者安卓平板電腦)
4. 提供以上功能的相關SDK代碼和資料

11.6 游戲和配置界面功能

配置界面,可以修改位姿幅度、電缸速度和加速度等系數(不同的游戲采用不同的配置參數,就是使用二維的參數表)。在主站和平板上都能運行,通過路由器將主站和平板連接起來。因為不同的體驗者對游戲的體感要求不一樣,我們就可以在客戶開賽車(飛機)的過程中按照體驗者的意思就實時地修改了。另外,配置界面可以將姿態正弦運動配置或者JNBD/HEB路譜的功能包含進去。參考界面如下:
  
 
關鍵詞: 運動平臺
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