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一种并联减振机构控制方法及系统

文献发布时间:2023-06-19 18:37:28


一种并联减振机构控制方法及系统

技术领域

本发明涉及减振控制技术领域,尤其涉及一种并联减振机构控制方法及系统。

背景技术

车辆、舰船等移动载具在行驶过程中遭遇路面颠簸或海浪颠簸时,主动减振机构大多采用加速度补偿的减振方法,但是这种方式忽略了当减振机构的姿态发生变化时产生的影响,从而导致减振的效果不理想。

此外,一般的减振机构的构型无法保证在减少俯仰、横滚方向的摇摆的同时保持台面中心不进行平面上的移动,其减振效率始终有限。对于高频振动的情形,主动减振机构的驱动装置的反应速度难以跟随颠簸环境下的路面激励,其位姿平衡存在滞后性,难以达成理想的减振效果。

在主动减振机构的动力学控制中,往往需要并联机器人的动力学模型,而不精确的动力学模型往往会导致控制效果欠佳,而精确的动力学模型形式复杂,不适用于需求实时性的嵌入式系统。

因此,如何提升主动减振机构的减振效果和稳定性具有重要意义。

发明内容

为了解决上述技术问题,本发明提供一种并联减振机构控制方法及系统。

具体的,本发明的技术方案如下:

本发明提供一种并联减振机构控制方法,应用于并联减振机构,所述并联减振机构包括动平台和定平台,所述动平台和所述定平台的中央通过被动连接机构连接,所述动平台与所述被动连接机构固接,所述定平台与所述被动连接机构活动连接,且所述动平台和所述定平台的四角均通过主动连接机构活动连接,所述主动连接机构由驱动机构进行驱动,包括:

分别获取所述动平台和所述定平台的位姿信息,所述位姿信息包括俯仰角速度、横滚角速度及垂向速度;

分别计算动平台中心点、第一活动连接点、第二活动连接点的旋量方程,所述旋量方程包括速度旋量方程和力旋量方程,所述第一活动连接点为所述主动连接机构与所述动平台的连接点,所述第二活动连接点为所述主动连接机构与所述定平台的连接点以及所述被动连接机构与所述定平台的连接点;

根据所述旋量方程,对所述并联减振机构进行动力学建模,得到所述并联减振机构的动力学模型;

根据所述动平台和所述定平台的所述位姿信息以及所述动力学模型,计算所述驱动机构的控制力;

根据所述控制力控制所述主动连接机构,调整所述动平台的所述位姿信息。

在一些实施方式中,所述根据所述位姿信息和所述动力学模型,计算所述驱动机构的控制力,包括:

根据所述动平台和所述定平台的俯仰角速度和横滚角速度,计算所述定平台与所述动平台之间的俯仰角差值、横滚角差值、俯仰角速度差值、横滚角速度差值、俯仰角加速度差值及横滚角加速度差值;

根据所述动平台和所述定平台的垂向速度,计算所述定平台与所述动平台之间的垂向误差值,所述垂向误差值包括垂向位移差值、垂向速度差值、垂向加速度差值;

将所述俯仰角差值、所述横滚角差值、所述俯仰角速度差值、所述横滚角速度差值、所述俯仰角加速度差值、所述横滚角加速度差值及所述垂向误差值代入所述动力学模型中,计算得到所述驱动机构的控制力。

在一些实施方式中,所述的根据所述动平台和所述定平台的俯仰角速度和横滚角速度,计算所述定平台与所述动平台之间的俯仰角差值、横滚角差值、俯仰角速度差值、横滚角速度差值、俯仰角加速度差值、横滚角加速度差值,包括:

根据所述动平台和所述定平台的俯仰角速度、横滚角速度,计算所述动平台和所述定平台的俯仰角、横滚角以及所述定平台的俯仰角加速度、横滚角加速度;

根据所述动平台和所述定平台的俯仰角、横滚角、俯仰角速度、横滚角速度,计算所述动平台和所述定平台之间的俯仰角差值、横滚角差值、俯仰角速度差值、横滚角速度差值;

根据所述定平台的俯仰角加速度、俯仰角、俯仰角加速度,采用PI控制算法,计算所述动平台和所述定平台之间的俯仰角加速度差值;

根据所述定平台的横滚角加速度、横滚角、横滚角速度,采用PI控制算法,计算所述动平台和所述定平台之间的横滚角加速度差值。

在一些实施方式中,所述的根据所述动平台和所述定平台的垂向速度,计算所述定平台与所述动平台之间的垂向误差值,包括:

根据所述动平台和所述定平台的垂向速度,计算所述动平台和所述定平台的垂向位移以及所述定平台的垂向加速度;

根据所述动平台和所述定平台的垂向速度、垂向位移,计算所述定平台与动平台之间的垂向位移差值和垂向速度差值;

根据所述定平台的垂向加速度、所述动平台的垂向速度、所述垂向位移差值及所述垂向速度差值,采用天棚阻尼控制算法,计算所述定平台和所述动平台之间的垂向加速度差值。

在一些实施方式中,所述的根据所述旋量方程,对所述并联减振机构进行动力学建模,得到所述并联减振机构的动力学模型,包括:

根据以下公式对所述并联减振机构进行动力学建模:

其中,

根据所述公式,结合逆向雅可比矩阵,得到所述并联减振机构的动力学模型。

在一些实施方式中,所述分别计算所述动平台中心点、第一活动连接点、第二活动连接点的旋量方程,包括:

根据所述定平台的中心点,建立随体坐标系;

根据所述动平台中心点的速度和角速度,计算所述动平台中心点的速度旋量方程;

根据所述被动连接机构伸缩方向的单位矢量和所述动平台中心点的加速度、角速度、角加速度,计算所述动平台中心点的力旋量方程;

根据所述主动连接结构伸缩方向的单位矢量、所述动平台中心点的速度、所述动平台中心点的角速度,以及所述第一活动连接点在随体坐标系下的坐标,计算所述主动连接机构的角速度和驱动线速度;

根据所述主动连接机构的角速度和驱动线速度,以及所述动平台中心点的加速度,计算所述主动连接机构的角加速度;

根据所述第一活动连接点的速度、所述主动连接机构的角速度,计算所述第一活动连接点和所述第二活动连接点的速度旋量方程;

根据所述第一活动连接点的加速度、所述主动连接机构的角速度、所述主动连接机构的角加速度、所述主动连接机构伸缩方向的单位矢量以及所述并联减振机构的质量参数,计算所述第一活动连接点但和所述第二活动连接点的力旋量方程。

在一些实施方式中,所述的根据所述控制力控制所述主动连接机构,调整所述动平台的所述位姿信息之后,包括:

实时获取所述动平台的当前位姿信息;

根据所述定平台的所述位姿信息,以及所述当前位姿信息,调整所述驱动机构的控制力。

本发明还提供一种并联减振机构控制系统,应用于并联减振机构,所述并联减振机构包括动平台和定平台,所述动平台和所述定平台的中央通过被动连接机构连接,所述动平台与所述被动连接机构固接,所述定平台与所述被动连接机构活动连接,且所述动平台和定平台的四角均通过主动连接机构活动连接,所述主动连接机构由驱动机构进行驱动,包括:

第一获取模块,用于分别获取所述动平台和所述定平台的位姿信息,所述位姿信息包括俯仰角速度、横滚角速度及垂向速度;

第一计算模块,用于分别计算动平台中心点、第一活动连接点、第二活动连接点的旋量方程,所述旋量方程包括速度旋量方程和力旋量方程,所述第一活动连接点为所述驱动机构与所述动平台的连接点,所述第二活动连接点为所述驱动机构与所述定平台的连接点;

第二获取模块,用于根据所述旋量方程,对所述并联减振机构进行动力学建模,得到所述并联减振机构的动力学模型以及所述被动连接机构与所述定平台的连接点;

第二计算模块,用于根据所述动平台和所述定平台的位姿信息以及所述动力学模型,计算所述驱动机构的控制力;

调整模块,用于根据所述控制力控制所述主动连接机构,调整所述动平台的所述位姿信息。

在一些实施方式中,所述第二计算模块包括:

第一计算子模块,用于根据所述动平台和所述定平台的俯仰角速度和横滚角速度,计算所述定平台与所述动平台之间的俯仰角差值、横滚角差值、俯仰角速度差值、横滚角速度差值、俯仰角加速度差值、横滚角加速度差值;

第二计算子模块,用于根据所述动平台和所述定平台的垂向速度,计算所述定平台与所述动平台之间的垂向误差值,所述垂向误差值包括垂向位移差值、垂向速度差值、垂向加速度差值;

第三计算子模块,用于将所述俯仰角差值、横滚角差值、俯仰角速度差值、横滚角速度差值、俯仰角加速度差值、横滚角加速度差值及所述垂向误差值代入所述动力学模型中,计算得到所述驱动机构的控制力。

在一些实施方式中,所述第一计算子模块包括:

第一计算单元,用于根据所述动平台和所述定平台的俯仰角速度、横滚角速度,计算所述动平台和所述定平台的俯仰角、横滚角以及所述定平台的俯仰角加速度、横滚角加速度;

第二计算单元,用于根据所述动平台和所述定平台的俯仰角、横滚角、俯仰角速度、横滚角速度,计算所述动平台和所述定平台之间的俯仰角差值、横滚角差值、俯仰角速度差值、横滚角速度差值;

第三计算单元,用于根据所述定平台的俯仰角加速度、俯仰角、俯仰角加速度,采用PI控制算法,计算所述动平台和所述定平台之间的俯仰角加速度差值;

所述第三计算单元还用于根据所述定平台的横滚角加速度、横滚角、横滚角速度,采用PI控制算法,计算所述动平台和所述定平台之间的横滚角加速度差值。

在一些实施方式中,所述第一计算子模块包括:

第一计算单元,用于根据所述动平台和所述定平台的俯仰角速度、横滚角速度,计算所述动平台和所述定平台的俯仰角、横滚角以及所述定平台的俯仰角加速度、横滚角加速度;

第二计算单元,用于根据所述动平台和所述定平台的俯仰角、横滚角、俯仰角速度、横滚角速度,计算所述动平台和所述定平台之间的俯仰角差值、横滚角差值、俯仰角速度差值、横滚角速度差值;

第三计算单元,用于根据所述定平台的俯仰角加速度、俯仰角、俯仰角加速度,采用PI控制算法,计算所述动平台和所述定平台之间的俯仰角加速度差值;

所述第三计算单元还用于根据所述定平台的横滚角加速度、横滚角、横滚角速度,采用PI控制算法,计算所述动平台和所述定平台之间的横滚角加速度差值。

在一些实施方式中,所述第二计算子模块包括:

第四计算单元,用于根据所述动平台和所述定平台的垂向速度,计算所述动平台和所述定平台的垂向位移以及所述定平台的垂向加速度;

第五计算单元,用于根据所述动平台和所述定平台的垂向速度、垂向位移,计算所述定平台与动平台之间的垂向位移差值和垂向速度差值;

第六计算单元,用于根据所述定平台的垂向加速度、所述动平台的垂向速度、所述垂向位移差值及所述垂向速度差值,采用天棚阻尼控制算法,计算所述定平台和所述动平台之间的垂向加速度差值。

与现有技术相比,本发明至少具有以下一项有益效果:

1、本发明基于对驱动机构的力矩控制,使主被动轴混联的并联减振机构的动平台除了垂直方向上的移动以外,在平面上处于静止状态,可以有效地减少负载转动惯量对于台面不稳定的影响,减少功率的损耗。

2、本发明通过螺旋理论解算并联机器人动力学模型,相对于传统的拉格朗日法等动力学计算方法,模型的公式简洁,适用于对实时性要求高的嵌入式系统。

3、本发明通过对俯仰角、横滚角的位姿进行PI控制,保证机构的减摇性能,同时由于机构本身是主被动轴混联的形式,被动轴保证了上台面不会产生水平方向上的位移,基本保证了减振平台在水平方向上的稳定,通过对垂向加速度的控制,大幅减少了底面激励产生的加速度,使减振效率大大提高;

4、本发明是基于主动减振的控制算法,其减振效果及稳定性优于被动减振的减振效果。

附图说明

下面将以明确易懂的方式,结合附图说明优选实施方式,对本发明的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。

图1是本发明的并联减振机构控制方法的一个实施例的流程图;

图2是本发明并联减振机构的结构示意图;

图3是本发明一实施例中在四种激励组合下各电缸出力时域曲线;

图4是本发明一实施例中电缸出力误差时域曲线;

图5是本发明一实施例中Adams与Simulink联合仿真结果;

图6是本发明一实施例中控制算法框图;

图7是本发明的并联减振机构控制系统的一个实施例的结构框图。

附图标号说明:

第一获取模块100,第一计算模块200,第二获取模块300,第二计算模块400,调整模块500。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图,并获得其他的实施方式。

为使图面简洁,各图中只示意性地表示出了与发明相关的部分,它们并不代表其作为产品的实际结构。另外,以使图面简洁便于理解,在有些图中具有相同结构或功能的部件,仅示意性地绘示了其中的一个,或仅标出了其中的一个。在本文中,“一个”不仅表示“仅此一个”,也可以表示“多于一个”的情形。

还应当进一步理解,在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合,并且包括这些组合。

另外,在本申请的描述中,术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述,而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本发明中的并联机构是由并联方式驱动的一种闭环机构,包括动平台和定平台,动平台和定平台之间通过至少两个独立的运动链相连接,具有两个及以上的自由度。

在本发明的一个实施例中,如图1所示,一种并联减振机构控制方法,应用于并联减振机构,并联减振机构包括动平台和定平台,动平台和定平台的中央通过被动连接机构连接,动平台与被动连接机构固接,定平台与被动连接机构活动连接,且动平台和定平台的四角均通过主动连接机构活动连接,主动连接机构由驱动机构进行驱动,包括步骤:

S100分别获取动平台和定平台的位姿信息,位姿信息包括俯仰角速度、横滚角速度及垂向速度;

具体的,通过传感器获取动平台和定平台的位姿信息,由于传感器直接测得的数据存在一定程度上的误差与漂移,直接使用这些数据会使平台位移迅速发散,可以通过互补滤波的方式,获取动平台和定平台准确的位姿信息。

S200分别计算动平台中心点、第一活动连接点、第二活动连接点的旋量方程,旋量方程包括速度旋量方程和力旋量方程,第一活动连接点为主动连接机构与动平台的连接点,第二活动连接点为主动连接机构与定平台的连接点以及被动连接机构与定平台的连接点;

S300根据旋量方程,对并联减振机构进行动力学建模,得到并联减振机构的动力学模型;

具体的,分别计算动平台中心点、第一活动连接点、第二活动连接点的旋量方程,旋量方程包括速度旋量方程和力旋量方程,根据计算结果,建立并联减振机构的动力学模型。

S400根据动平台和定平台的位姿信息以及动力学模型,计算驱动机构的控制力;

S500根据控制力控制主动连接机构,调整动平台的位姿信息。

具体的,通过动力学建模可以计算得到各个驱动机构的出力,通过各个驱动机构的出力对主动连接机构进行控制,使其对动平台的位姿信息进行调整,以维持动平台在不同姿态下的平衡。

本实施例,采用了并联减振机构,并建立精确的并联减振机构的动力学模型,基于该动力学模型来对减振平台进行多维的姿态控制,能够适用实时性的嵌入式系统,提高了驱动机构的反应速度,使其能够在高频振动时跟随颠簸环境下的路面激励,从而达到较为理想的减振效果;基于驱动机构的控制力,对动平台的位姿信息进行调整,保证了并联减振机构在水平方向的稳定,增强了减振效果。

在一个实施例中,步骤S200包括:

S210根据动平台和定平台的中心点,建立随体坐标系;

具体的,如图2所示,并联减振机构为4UPS+UP的构型,上下平台之间的四轴由虎克铰、电机电缸以及球铰组成UPS支链(U表示虎克铰,P表示移动副,S表示球铰),中央的弹簧阻尼器上部与上台面固接,下部与下台面用虎克铰连接,形成UP支链(U表示虎克铰,P表示移动副)。

四条UPS支链通过电机电缸主动控制支链长度,作为主动轴,可以控制上平台(动平台)相对于下平台(定平台)在三个独立的自由度上运动;中央的UP支链通过弹簧阻尼器起到被动减振的效果,根据上下平台中心的距离做被动变化,作为被动支链。

以底板(定平台)中心点O

S220根据动平台中心点的速度和角速度,计算动平台中心点的速度旋量方程;

具体的,令动平台中心点O

其中,H

S230根据被动连接机构伸缩方向的单位矢量和动平台中心点的加速度、角速度、角加速度,计算动平台中心点的力旋量方程;

具体的,利用螺旋理论,根据以下公式计算动平台中心点O

其中,s

上式中,

G

S240根据主动连接结构伸缩方向的单位矢量、动平台中心点的速度、动平台中心点的角速度,以及第一活动连接点在定平台随体坐标系下的坐标,计算主动连接机构的角速度和驱动线速度;

具体的,令动平台在随体系O

其中,v

对上式两侧分别点乘和叉乘s

用于计算第一活动连接点与第二活动连接点的旋量方程。

S250根据主动连接机构的角速度和驱动线速度,以及动平台中心点的加速度,计算主动连接机构的角加速度;

具体的,对第一活动连接点P

其中,

对上式两侧分别点乘和叉乘s

S260根据所述第一活动连接点的速度、所述主动连接机构的角速度,计算所述第一活动连接点和所述第二活动连接点的速度旋量方程;

具体的,利用螺旋理论,根据上述计算得到的点P

其中,

S270根据所述第一活动连接点的加速度、所述主动连接机构的角速度、所述主动连接机构的角加速度、所述主动连接机构伸缩方向的单位矢量以及所述并联减振机构的质量参数,计算所述第一活动连接点和所述第二活动连接点的力旋量方程。

具体的,并联减振机构的质量参数包括:UPS支链上半部分在随体系下绕点P

利用螺旋理论,根据上述计算得到的点P

其中,g为重力加速度,m

上式中,

式中,g为重力加速度,m

本实施例,通过螺旋理论,将并联减振机构的各部分分解,求出并联减振机构各个部分在关节空间下的速度旋量方程和力旋量方程。

本发明的一个实施例,在上述实施例的基础上,根据虚功率原理,通过以下公式对并联减振机构进行动力学建模:

其中,F为电缸输出力矢量,F

因为UPS支链没有自旋的自由度,所以ω

根据上述公式,结合逆向雅可比矩阵,得到并联减振机构的动力学模型:

其中,J

如图3所示,左上角的图示表示下台面的俯仰角为幅值±6°,频率为0.1Hz的正弦曲线,横滚角为±4°,频率为0.1Hz的正弦曲线时,四根电缸支链的出力仿真结果;右上角的图标表示下台面的俯仰角为幅值±3°,频率为0.5Hz的正弦曲线,横滚角为±5°,频率为0.5Hz的正弦曲线时,四根电缸支链的出力仿真结果;左下角的图示表示下台面的俯仰角为幅值±3°,频率为0.5Hz的正弦曲线时,四根电缸支链的出力仿真结果;右下角的图标表示下台面的俯仰角为幅值±4°,频率为1Hz的正弦曲线,横滚角为±6°,频率为1Hz的正弦曲线时,四根电缸支链的出力仿真结果。

在Matlab中根据上述动力学模型构建方程,从Adams中获取并联机构各部分的质量参数,带入动力学模型中,利用在四种不同的俯仰、横滚正弦曲线时域激励,计算得出四个电缸的实时出力,将出力与图3中的Adams仿真结果相减,得出的误差值如图4所示,左上角的图示表示下台面的俯仰角为幅值±6°,频率为0.1Hz的正弦曲线,横滚角为±4°,频率为0.1Hz的正弦曲线时,四根电缸支链的出力仿真与动力学模型计算的结果误差;右上角的图标表示下台面的俯仰角为幅值±3°,频率为0.5Hz的正弦曲线,横滚角为±5°,频率为0.5Hz的正弦曲线时,四根电缸支链的出力仿真与动力学模型计算的结果误差;左下角的图示表示下台面的俯仰角为幅值±3°,频率为0.5Hz的正弦曲线时,四根电缸支链的出力仿真与动力学模型计算的结果误差;右下角的图标表示下台面的俯仰角为幅值±4°,频率为1Hz的正弦曲线,横滚角为±6°,频率为1Hz的正弦曲线时,四根电缸支链的出力仿真与动力学模型计算的结果误差。

从图4中可知,各电缸的出力最多可到350N,误差最多不超过5N,验证得到动力学模型的结果较为准确。本实施例,利用虚功率定理,求解并联减振机构各部分速度旋量与力旋量乘积之和,代入雅可比矩阵,完成并联机构动力学的建模,相对于传统的拉格朗日法等动力学计算方法,模型的公式简洁,适用于对实时性要求高的嵌入式系统。

在一个实施例中,步骤S400包括:

S401根据所述动平台和所述定平台的俯仰角速度和横滚角速度,计算所述定平台与所述动平台之间的俯仰角差值、横滚角差值、俯仰角速度差值、横滚角速度差值、俯仰角加速度差值及横滚角加速度差值;

S402根据所述动平台和所述定平台的垂向速度,计算所述定平台与所述动平台之间的垂向误差值,所述垂向误差值包括垂向位移差值、垂向速度差值、垂向加速度差值;

S403将所述俯仰角差值、所述横滚角差值、所述俯仰角速度差值、所述横滚角速度差值、所述俯仰角加速度差值、所述横滚角加速度差值及所述垂向误差值代入所述动力学模型中,计算得到所述驱动机构的控制力。

本实施例,通过动平台和定平台的俯仰角速度、横滚角速度及垂向速度,计算得到定平台和动平台在俯仰、横滚、垂向三个自由度下的位姿误差值,将这些位姿误差值代入并联减振机构的动力学模型中,计算驱动机构的控制力,使主动连接机构根据控制力维持动平台的平衡。

在一个实施例中,步骤S400包括:

S410根据所述动平台和所述定平台的俯仰角速度、横滚角速度,计算所述动平台和所述定平台的俯仰角、横滚角以及所述定平台的俯仰角加速度、横滚角加速度;

具体的,通过传感器获得动平台的俯仰角速度

S411根据所述动平台和所述定平台的俯仰角、横滚角、俯仰角速度、横滚角速度,计算所述动平台和所述定平台之间的俯仰角差值、横滚角差值、俯仰角速度差值、横滚角速度差值;

S412根据所述定平台的俯仰角加速度、俯仰角、俯仰角加速度,采用PI控制算法,计算所述动平台和所述定平台之间的俯仰角加速度差值;

S413根据所述定平台的横滚角加速度、横滚角、横滚角速度,采用PI控制算法,计算所述动平台和所述定平台之间的横滚角加速度差值;

具体的,为了维持动平台的平衡,需要机构可以补偿此时定平台俯仰、横滚角方向上的角度α

通过PI控制,我们设定:

其中,k

S414根据所述动平台和所述定平台的垂向速度,计算所述动平台和所述定平台的垂向位移以及所述定平台的垂向加速度;

具体的,通过传感器获得动平台的垂向速度

S415根据所述动平台和所述定平台的垂向速度、垂向位移,计算所述定平台与动平台之间的垂向位移差值和垂向速度差值;

S416根据所述定平台的垂向加速度、所述动平台的垂向速度、所述垂向位移差值及所述垂向速度差值,采用天棚阻尼控制算法,计算所述定平台和所述动平台之间的垂向加速度差值;

具体的,通过天棚阻尼算法,计算垂向误差值:

其中,k

S417将所述俯仰角差值、所述横滚角差值、所述俯仰角速度差值、所述横滚角速度差值、所述俯仰角加速度差值、所述横滚角加速度差值及所述垂向误差值代入所述动力学模型中,计算得到所述驱动机构的控制力;

具体的,将上述计算得到的Δα、Δβ、Δz、

在Adams与Simulink联合仿真中,定平台的激励采用有白噪声法生成的车辆在D级路面以30km/h的时速时车体底盘中心处所受的俯仰、横滚激励与垂向的激励组合,采用上述方法对并联减振机构进行控制,仿真结果如图5所示,垂向的加速度从定平台的垂向加速度峰值3.5m/s

本实施例中的控制算法框图如图6所示,通过对俯仰角、横滚角的位姿进行PI控制,保证机构的减摇性能;通过对垂向加速度进行天棚阻尼控制,大幅减少了底面激励产生的加速度,使减振效率大大提高。

在一个实施例中,在上述实施例的基础上,步骤S500之后包括:

S600实时获取所述动平台的当前位姿信息;

S700根据所述定平台的所述位姿信息,以及所述当前位姿信息,调整所述驱动机构的控制力。

本实施例,能够根据动平台的当前位姿信息计算驱动机构的控制力,根据该控制力对动平台的位姿进行实时控制。

在本发明的一个实施例中,如图7所示,一种并联减振机构控制系统,应用于并联减振机构,所述并联减振机构包括动平台和定平台,所述动平台和所述定平台的中央通过被动连接机构连接,所述动平台与所述被动连接机构固接,所述定平台与所述被动连接机构活动连接,且所述动平台和定平台的四角均通过主动连接机构活动连接,所述主动连接机构由驱动机构进行驱动,包括第一获取模块100、第一计算模块200、第二获取模块300、第二计算模块400、调整模块500,其中:

第一获取模块100,用于分别获取所述动平台和所述定平台的位姿信息,所述位姿信息包括俯仰角速度、横滚角速度及垂向速度;

第一计算模块200,用于分别计算动平台中心点、第一活动连接点、第二活动连接点的旋量方程,所述旋量方程包括速度旋量方程和力旋量方程,所述第一活动连接点为所述驱动机构与所述动平台的连接点,所述第二活动连接点为所述驱动机构与所述定平台的连接点以及所述被动连接机构与所述定平台的连接点;

第二获取模块300,用于根据所述旋量方程,对所述并联减振机构进行动力学建模,得到所述并联减振机构的动力学模型;

第二计算模块400,用于根据所述动平台和所述定平台的所述位姿信息以及所述动力学模型,计算所述驱动机构的控制力;

调整模块500,用于根据所述控制力控制所述主动连接机构,调整所述动平台的所述位姿信息。

在一个实施例中,第二计算模块包括第一计算子模块、第二计算子模块、第三计算子模块,其中:

第一计算子模块,用于根据所述动平台和所述定平台的俯仰角速度和横滚角速度,计算所述定平台与所述动平台之间的俯仰角差值、横滚角差值、俯仰角速度差值、横滚角速度差值、俯仰角加速度差值、横滚角加速度差值;

第二计算子模块,用于根据所述动平台和所述定平台的垂向速度,计算所述定平台与所述动平台之间的垂向误差值,所述垂向误差值包括垂向位移差值、垂向速度差值、垂向加速度差值;

第三计算子模块,用于将所述俯仰角差值、横滚角差值、俯仰角速度差值、横滚角速度差值、俯仰角加速度差值、横滚角加速度差值及所述垂向误差值代入所述动力学模型中,计算得到所述驱动机构的控制力。

在一个实施例中,第一计算子模块包括第一计算单元、第二计算单元、第三计算单元,其中:

第一计算单元,用于根据所述动平台和所述定平台的俯仰角速度、横滚角速度,计算所述动平台和所述定平台的俯仰角、横滚角以及所述定平台的俯仰角加速度、横滚角加速度;

第二计算单元,用于根据所述动平台和所述定平台的俯仰角、横滚角、俯仰角速度、横滚角速度,计算所述动平台和所述定平台之间的俯仰角差值、横滚角差值、俯仰角速度差值、横滚角速度差值;

第三计算单元,用于根据所述定平台的俯仰角加速度、俯仰角、俯仰角加速度,采用PI控制算法,计算所述动平台和所述定平台之间的俯仰角加速度差值;

所述第三计算单元还用于根据所述定平台的横滚角加速度、横滚角、横滚角速度,采用PI控制算法,计算所述动平台和所述定平台之间的横滚角加速度差值。

在一个实施例中,第二计算子模块包括第四计算单元、第五计算单元及第六计算单元,其中:

第四计算单元,用于根据所述动平台和所述定平台的垂向速度,计算所述动平台和所述定平台的垂向位移以及所述定平台的垂向加速度;

第五计算单元,用于根据所述动平台和所述定平台的垂向速度、垂向位移,计算所述定平台与动平台之间的垂向位移差值和垂向速度差值;

第六计算单元,用于根据所述定平台的垂向加速度、所述动平台的垂向速度、所述垂向位移差值及所述垂向速度差值,采用天棚阻尼控制算法,计算所述定平台和所述动平台之间的垂向加速度差值。

需要说明的是,本发明提供的并联减振机构控制系统的实施例与前述提供的并联减振机构控制方法的实施例均基于同一发明构思,能够取得相同的技术效果,因而,并联减振机构控制系统的实施例的其它具体内容可以参照前述并联减振机构控制方法的实施例内容的记载。

应当说明的是,上述实施例均可根据需要自由组合。以上仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

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06120115636253