多自由度平台的手柄模拟控制系统技术方案

本发明专利技术公开一种多自由度平台的手柄模拟控制系统，包括：计算机、控制器、数模转换模块、至少两个液压比例阀和与液压比例阀数量相同的位置反馈装置、与液压缸数量相同的手柄模拟装置及位置给定装置；手柄模拟装置的位置信号反馈到控制器，经比例换算滤波处理后生成姿态输入数据；液压缸各位置反馈装置分别与控制器连接，每个位置反馈装置能检测一个液压缸的位置，并将检测到的位置数据输送给控制器；控制器驱动液压缸实现快速响应的多自由平台运动控制系统。该系统结构简单，控制传统的比例阀实现快速响应性，解决了现有伺服阀或者数字液压缸的高成本和应用领域局限性，普通的液压缸完全实现伺服控制的多领域应用。

【技术实现步骤摘要】
多自由度平台的手柄模拟控制系统系统领域本专利技术涉及运动仿真系统领域，更具体地说，涉及一种多自由度平台的手柄模拟控制系统。背景系统多自由度平台可实现刚体在空间多个自由度的运动。单自由度平台实现沿Z轴 (垂直轴)的移动。三自由度平台即实现沿Z轴(垂直轴)的移动及绕X、Y轴(水平轴) 的转动。六自由度平台，既实现沿Χ、Υ、Ζ轴的移动及绕Χ、Υ、Ζ轴的转动。因此多自由度平台可模拟刚体在空间的运动状态。这个特点使多自由度平台作为运动的模拟平台得以广泛的应用，如飞行模拟器、车辆驾驶模拟器、海浪模拟台、多自由度振动摇摆台、动感电影摇摆台等。目前多自由度平台的控制系统中，大多采用电动控制、数字液压缸或伺服阀，限制了平台的行程、加速度和承载能力，并且成本也比较高。
技术实现思路
本专利技术要解决的系统问题在于，针对现有多自由度平台的控制系统中，大多采用电动控制、数字液压缸或伺服阀，限制了平台的行程、加速度和承载能力，并且成本也比较高的缺陷，提供一种多自由度平台的手柄模拟控制系统，使用普通比例阀驱动液压缸，可根据检测到的各液压缸的位移量，由手柄装置生成自由度平台的运动轨迹。本专利技术解决其系统问题所采用的系统方案是构造一种多自由度平台的手柄模拟控制系统，包括计算机、控制器、数模转换模块、至少两个液压比例阀和与所述液压比例阀数量相同的位置反馈装置、与液压缸数量相同的手柄模拟装置及位置给定装置，其中，所述手柄模拟装置的位置信号反馈到控制器，经比例换算滤波处理后生成姿态输入数据；控制器经数模转换模块与各液压比例阀连接，每个液压比例阀驱动其连接的一个液压缸；液压缸各位置反馈装置分别与所述控制器连接，每个位置反馈装置能检测一个液压缸的位置，并将检测到的位置数据输送给所述控制器；所述控制器将姿态输入数据运算转换成模拟信号，由数模转换模块控制比例阀， 驱动液压缸实现快速响应的多自由平台运动控制系统。在本专利技术所述的多自由度平台的手柄模拟控制系统中，所述控制器存储的姿态数据，包括根据手柄的位置给定经比例换算滤波处理后生成姿态输入数据，计算机导入数据或上述数据修改的数据。在本专利技术所述的多自由度平台的手柄模拟控制系统中，所述控制器包括接收模块、存储模块和伺服功能模块，其中，所述接收模块，用于接收各位置反馈装置检测后输送的各液压缸和手柄装置的位置数据；所述存储模块，用于存储伺服功能模块数据和所述接收模块接收的所述位置数据，以及液压缸各种的运行数据；所述伺服功能模块，参照所述存储模块存储的姿态数据，控制各液压比例阀，通过实时改变各液压比例阀的流量压力大小对各液压缸进行伺服驱动。在本专利技术所述的多自由度平台的手柄模拟控制系统中，所述控制器还包括补偿控制模块，用于将所述接收模块接收的各位置反馈装置输送的各液压缸的位置数据与控制器生成的姿态输入位置数据进行比较，将比较结果输送至伺服功能模块，经补偿运算控制各液压比例阀。在本专利技术所述的多自由度平台的手柄模拟控制系统中，还包括与液压比例阀数量相同的液压缸，分别与各液压比例阀和各位置反馈装置连接。在本专利技术所述的多自由度平台的手柄模拟控制系统中，还包括接收各位置反馈装置输送的分别与各液压比例阀连接的各液压缸的位置数据；存储手柄装置生成的姿态数据、液压缸各种运行数据以及计算机导入，或上述数据修改的数据。在本专利技术所述的多自由度平台的手柄模拟控制系统中，所述参照存储的伺服功能模块控制各液压比例阀包括根据姿态输入数据，按照比例阀的模拟量给定量与液压缸的位置反馈形成的伺服闭环数据。在本专利技术所述的多自由度平台的手柄模拟控制系统中，所述伺服功能模块根据接收到的姿态数据与各液压缸的位置数据的比较结果，补偿控制各液压比例阀。在本专利技术所述的多自由度平台的手柄模拟控制系统中，还包括手柄模拟装置和平台部件，所述各液压比例阀和各位置反馈装置分别与各液压缸连接，平台部件设置在各液压缸的升降端上。由本专利技术实施方式提供的系统方案可以看出，实施本专利技术具有以下有益效果为 通过手柄模拟装置的运动生动的姿态数据或者计算机提供的姿态数据，控制器将姿态输入数据运算转换成模拟信号，由数模转换模块控制比例阀，驱动液压缸实现快速响应的动仿真系统。该系统结构简单可靠，控制精度高，既具有快速的动态响应又具备高精度的稳态定位性能和实时性，且成本低。解决了现有多自由度平台系统控制中采用电动控制、数字液压缸或伺服阀等运行行程、加速度和承载能力受限制、成本高的问题。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中图1为本专利技术实施例提供的多自由度平台的手柄模拟控制系统的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的多自由度平台的手柄模拟控制系统的控制器的结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的多自由度平台的手柄模拟控制系统的具体结构图；图4为本专利技术实施例提供的多自由度平台的手柄模拟控制系统的设备结构图。具体实施方式为了对本专利技术的系统特征、目的和效果有更加清楚的解释，现对照附图详细说明本专利技术的具体实施方式。本专利技术的具体实施例提供一种多自由度平台的手柄模拟控制系统，该系统可实现对多个液压缸进行伺服控制，如图1所示，该系统包括计算机1、控制器2、数模转换模块 3(D/A模块)、至少两个液压比例阀4、与液压比例阀数量相同液压缸5、位置反馈装置6、手柄装置7、位置给定装置8;其中，计算机1监控操作，与控制器2进行通讯，手柄装置7的运动由位置给定装置8反馈到控制器2，或者由计算机1生成的数据，存储在控制器2，控制器2经数模转换模块3与各液压比例阀4连接，每个液压比例阀4能驱动其连接的一个液压缸5 ；各位置反馈装置6分别与所述控制器2连接，每个位置反馈装置6能检测一个液压缸5的位置，并将检测到的位置数据输送给所述控制器2 ；控制器2能根据各位置反馈装置6输送的各液压缸的位置数据，参照控制器2存储的姿态数据控制各液压比例阀4，通过各液压比例阀4对各液压缸5进行同步驱动，实现各液压缸的自由度运动。上述系统中，控制器2存储的姿态数据为根据手柄的位置给定经比例换算滤波处理后生成成姿态输入数据，计算机导入数据或上述数据修改的数据。如图2所示，上述系统中的控制器2包括接收模块11、存储模块12、伺服功能模块13和补偿模块14 ；其中，接收模块11与存储模块12连接，用于接收各位置反馈装置检测后输送的各液压缸的位置数据；存储模块12与伺服功能模块13连接，用于存储姿态数据和所述接收模块接收的所述位置数据；伺服功能模块13，用于根据存储模块12的姿态数据运算后由数模转换模块3，控制各液压比例阀4，通过各液压比例阀4对各液压缸5进行伺服驱动；补偿模块14，用于根据存储模块12的姿态数据与各液压缸5的位置数据进行比较，将比较结果输送至所述伺服功能模块13，经所述伺服功能模块13补偿控制各液压比例阀4;在上述控制系统的基础上，还可以设置与液压比例阀数量相同的液压缸，分别与各液压比例阀和各位置反馈装置连接，形成一种带有液压缸的多轴液压同步控制系统。在实际应用中，如图3所示，本专利技术具体实施例的多自由度平台的手柄模拟控制系统，具体可由两套以上液压缸5、驱动各液压缸的液压比例阀4、检测液压缸位置的位置反馈装置6、计算机1、控制器2 (可采用单片机或PLC可编程控制器或工控卡安装在计算机内)、D/A模块3 (数模转换模块)、手本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种多自由度平台的手柄模拟控制系统，其特征在于，包括：计算机、控制器、数模转换模块、至少两个液压比例阀和与所述液压比例阀数量相同的位置反馈装置、与液压缸数量相同的手柄模拟装置及位置给定装置，其中，所述手柄模拟装置的位置信号反馈到控制器，经比例换算滤波处理后生成姿态输入数据；控制器经数模转换模块与各液压比例阀连接，每个液压比例阀驱动其连接的一个液压缸；液压缸各位置反馈装置分别与所述控制器连接，每个位置反馈装置能检测一个液压缸的位置，并将检测到的位置数据输送给所述控制器；所述控制器将姿态输入数据运算转换成模拟信号，由数模转换模块控制比例阀，驱动液压缸实现快速响应的多自由平台运动控制系统。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李明，戎志刚，刘道强，高敬义，刘辉，
申请(专利权)人：深圳华强智能技术有限公司，
类型：发明
国别省市：94