六自由度運動平臺的工作原理如下圖所示。運動平臺本體為一臺六自由度并聯(lián)機構(gòu),該并聯(lián)機構(gòu)的六個支腿為六支電動缸。六自由度平臺在控制系統(tǒng)檢測和控制下運行。控制系統(tǒng)為分層控制結(jié)構(gòu),監(jiān)控單元負(fù)責(zé)人機界面交互,接受用戶操作指令。并將控制信號下達給實時控制計算機。
六自由度平臺控制系統(tǒng)采用全數(shù)字伺服控制系統(tǒng),監(jiān)控計算機通過千兆網(wǎng)絡(luò)通訊傳遞給控制計算機平臺姿態(tài)參數(shù),控制計算機處理后的電動缸位置量,通過 CAN 總線傳遞給驅(qū)動器,整個數(shù)據(jù)傳遞均采用數(shù)字量。全數(shù)字伺服控制系統(tǒng)可以有效的提高控制系統(tǒng)的抗干擾能力及平臺控制精度。
六自由度平臺系統(tǒng)在控制系統(tǒng)檢測和控制下運行。其控制流程圖如下圖 所示,
1)主控制回路:監(jiān)控計算機通過網(wǎng)絡(luò)通訊,把期望運動位姿和控制命令傳輸給實時控制計算機,實時控制計算機通過位姿轉(zhuǎn)換和解算,計算出六個電動缸的運動參數(shù)(電動缸位移量),并通過 CAN通訊把相應(yīng)的位移量傳遞給相應(yīng)的伺服驅(qū)動器,伺服驅(qū)動器控制電機的轉(zhuǎn)動,進而控制電動缸的長度;同時控制計算機通過 CAN 通訊,得到電機的實際位置通過轉(zhuǎn)換和解算后,將平臺姿態(tài)發(fā)送給監(jiān)控計算機。
2)反饋回路:編碼器實時反饋電動缸位移信號,實現(xiàn)六臺伺服電機位置閉環(huán)控制,使六個電動缸達到所要求的位移量,那么平臺也就達到所期望的運動姿態(tài)。
3)監(jiān)測回路:為了保證平臺安全可靠的運行,六自由度平臺實時控制計算機,通過運動控制器實時讀取平臺極限位置信號,故障安全報警信號,并實時處理,同時實時計算機把平臺位姿和運行狀態(tài),返回給監(jiān)控計算機人機界面,供使用者監(jiān)控。
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