车载平台主动减振方法技术

本发明专利技术提供了一种车载平台主动减振方法，车载平台包括下平台、上平台、用于连接上平台和下平台的连接机构、固定设置于下平台上的传感器、以及主动减振器，方法包括：根据传感器的测量结果、当前速度、当前位置、当前角速度以及当前角度来计算加速度和角加速度；根据加速度计算目标速度以及目标位置、根据角加速度计算目标角速度以及目标角度；控制主动减振器以控制上平台相对于下平台沿x轴、z轴和y轴方向分别以加速度从当前速度变速至目标速度、并且分别移动到目标位置，以及控制上平台相对于下平台绕x轴和z轴分别以角加速度从当前角速度变速至目标角速度、并且分别转动到目标角度。本发明专利技术能够减缓道路工况引起的平台的振动情况。

Active vibration damping method of vehicle platform

The present invention provides an active vibration damping method for a vehicle platform. The vehicle platform includes a lower platform, an upper platform, a connecting mechanism for connecting the upper and lower platforms, a sensor fixed on the lower platform, and an active damper. The method includes: according to the measurement results of the sensor, the current speed, the current position, and when. The acceleration and angular acceleration are calculated at the velocity of the front angle and the current angle; the target velocity and the target position are calculated according to the acceleration, the angular velocity of the target and the angle of the target are calculated according to the angular acceleration. The active damper is controlled to control the acceleration from the current speed along the X axis, the Z axis and the Y axis respectively. The speed of the target is changed to the target speed, and it is moved to the target position respectively, and the control upper platform changes the angular acceleration from the current angular velocity to the target angular velocity with respect to the X axis and the Z axis, respectively, relative to the lower platform, and rotate to the target angle respectively. The invention can slow down the vibration of the platform caused by road conditions.

【技术实现步骤摘要】
车载平台主动减振方法
本专利技术涉及车载平台的主动减振方法，特别涉及一种具有五个自由度的车载平台的主动减振方法。
技术介绍
目前，现有技术中对车载平台减振方法的研究主要集中在被动减振的方向，比如采用液压减振系统来减振，这种方法噪声大、响应慢而且效果并不明显；主动振动减缓的研究开发比较少，并且都没有形成主动减振的产品，主要原因在于所述车载平台主动减振存在如下技术瓶颈：1)当地重力加速度数值及方向是任何主动减振方法的重要参数，然而车载平台自动获取当地重力加速度数值及方向比较困难，目前常用的方法是默认设定为9.8m/s/s，这与实际值存在一定误差，影响车载平台主动减振效果。2)车载平台各自由度的运动行程有限，当平台某个自由度停留在临界极限位置时，下一时刻由于该自由度没有额外的行程而导致振动减缓效果大大降低。3)由于惯性传感器采集得到的加速度数据存在一定漂移等误差，直接采用加速度控制会导致所述车载平台位移迅速发散。目前国内外没有针对该问题的成熟应对方法。4)车载平台会发生位移和姿态运动变化，目前常用的仅针对加速度补偿方法是不考虑所述平台姿态变化影响的，使得补偿效果大打折扣。5)车载平台运动空间有限，任何超出运动空间的控制指令都将带来一定的安全性问题。确保车载平台运动在安全空间的同时保证补偿效果至关重要。针对目前存在的上述技术问题，提供一种新的基于加速度控制的五自由度车载平台主动减振方法具有重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种车载平台主动减振方法，基于具有五自由度的连接结构实现基于加速度控制的主动减振。本专利技术的车载平台主动减振方法，所述车载平台包括下平台、上平台、以及用于连接所述上平台和下平台的连接机构，所述下平台固定设置于车体底面上，所述连接机构被构造为用于使得所述上平台相对于所述下平台能够分别沿x轴、z轴和y轴方向移动、并且能够分别绕所述x轴和z轴转动，其中所述x轴和z轴为在所述下平台所在的平面上预设的直角坐标系中两条互相垂直的坐标轴，所述y轴为与所述下平台所在的平面垂直的坐标轴，所述车载平台还包括：固定设置于所述下平台上的传感器，所述传感器用于测量所述下平台沿所述x轴、z轴和y轴方向的加速度sensorData_x、sensorData_z、sensorData_y、以及绕所述x轴、z轴和y轴转动的角速度sensorData_ωx、sensorData_ωz、sensorData_ωy；设置于所述连接机构上的主动减振器，所述主动减振器被构造为能够控制所述上平台相对于所述下平台沿x轴、z轴和y轴方向分别以加速度acc1、acc2和acc3从所述上平台相对于所述下平台的当前速度V1,t、V2,t和V3,t变速至目标速度V1,t+1、V2,t+1和V3,t+1、并且沿x轴、z轴和y轴方向分别移动到目标位置P1,t+1、P2,t+1和P3,t+1，以及被构造为能够控制所述上平台相对于所述下平台绕所述x轴和z轴分别以角加速度acc_rx和acc_rz从所述上平台相对于所述下平台的当前角速度ω1,t和ω2,t变速至目标角速度ω1,t+1和ω2,t+1、并且绕所述x轴和z轴分别转动到目标角度θ1,t+1和θ2,t+1，所述方法包括：根据所述传感器的测量结果、所述当前速度V1,t、V2,t和V3,t、以及当前位置P1,t、P2,t和P3,t来计算所述加速度acc1、acc2和acc3，并且根据所述传感器的测量结果、所述当前角速度ω1,t和ω2,t、以及当前角度θ1,t和θ2,t来计算所述角加速度acc_rx和acc_rz；根据所述加速度acc1、acc2和acc3计算所述目标速度V1,t+1、V2,t+1和V3,t+1以及所述目标位置P1,t+1、P2,t+1和P3,t+1，并且根据所述角加速度acc_rx和acc_rz计算所述目标角速度ω1,t+1和ω2,t+1以及所述目标角度θ1,t+1和θ2,t+1；控制所述主动减振器以控制所述上平台相对于所述下平台沿x轴、z轴和y轴方向分别以所述加速度acc1、acc2和acc3从所述当前速度V1,t、V2,t和V3,t变速至所述目标速度V1,t+1、V2,t+1和V3,t+1、并且沿x轴、z轴和y轴方向分别移动到所述目标位置P1,t+1、P2,t+1和P3,t+1，以及控制所述上平台相对于所述下平台绕所述x轴和z轴分别以所述角加速度acc_rx和acc_rz从所述当前角速度ω1,t和ω2,t变速至所述目标角速度ω1,t+1和ω2,t+1、并且绕所述x轴和z轴分别转动到所述目标角度θ1,t+1和θ2,t+1。进一步地，所述根据所述传感器的测量结果以及所述当前速度V1,t、V2,t和V3,t以及所述当前位置P1,t、P2,t和P3,t来计算所述加速度acc1、acc2和acc3包括：当所述当前速度Vi,t和所述当前位置Pi,t满足预定的安全空间条件时，其中，i＝1,2,3，acc_min为预定的最小加速度，acc_max为预定的最大加速度，acc_ti＝acc_convi+acc_compi，其中，acc_convi＝kp·(Pi,t-P0)+kv·Vi,t，其中，kp和kv均为预定的回复系数并且均为负值，P0为预定的初始位置，其中，acc_gravity为当地重力加速度；当所述当前速度Vi,t和所述当前位置Pi,t不满足所述预定的安全空间条件时，若Pi,t>0，则acci＝-acc_out，若Pi,t<0，则acci＝acc_out，其中，acc_out为预定的返回加速度。进一步地，所述根据所述传感器的测量结果以及所述当前角速度ω1,t和ω2,t以及所述当前角度θ1,t和θ2,t来计算所述角加速度acc_rx和acc_rz包括根据如下公式计算所述角加速度acc_rx和acc_rz：其中，acc_comp_rx和acc_comp_rz分别为对所述上平台绕所述x轴和z轴方向转动的角加速度的补偿值，并且：其中，kwx、kvx、kwz和kvz均为预定的补偿系数并且均为负值，θt1和θt2分别为所述上平台绕所述x轴和z轴方向转动的参考角度，ωt1和ωt2分别为所述上平台绕所述x轴和z轴方向转动的参考角速度，并且根据如下公式计算：其中，具体地，所述预定的安全空间条件为：0≤Vi,t≤Vmax且或者-Vmax≤Vi,t<0且其中，Vmax为预定的最大速度，Pmax为预定的最大位移。进一步地，所述当地重力加速度acc_gravity根据如下公式进行迭代更新：acc_gravity＝coeff·sensorData_y+(1-coeff)·acc_gravity′，其中coeff为预定的衰减系数，acc_gravity′为更新前的重力加速度。具体地，所述根据所述加速度acc1、acc2和acc3计算所述目标速度V1,t+1、V2,t+1和V3,t+1以及所述目标位置P1,t+1、P2,t+1和P3,t+1包括：分别将所述加速度acc1、acc2和acc3在计算周期内对时间进行一次积分得到所述目标速度V1,t+1、V2,t+1和V3,t+1，以及进行二次积分得到所述目标位置P1,t+1、P2,t+1和P3,t+1；所述根据所述角加速度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种车载平台主动减振方法，所述车载平台包括下平台、上平台、以及用于连接所述上平台和下平台的连接机构，所述下平台固定设置于车体底面上，所述连接机构被构造为用于使得所述上平台相对于所述下平台能够分别沿x轴、z轴和y轴方向移动、并且能够分别绕所述x轴和z轴转动，其中所述x轴和z轴为在所述下平台所在的平面上预设的直角坐标系中两条互相垂直的坐标轴，所述y轴为与所述下平台所在的平面垂直的坐标轴，其特征在于，所述车载平台还包括：固定设置于所述下平台上的传感器，所述传感器用于测量所述下平台沿所述x轴、z轴和y轴方向的加速度sensorData_x、sensorData_z、sensorData_y、以及绕所述x轴、z轴和y轴转动的角速度sensorData_ωx、sensorData_ωz、sensorData_ωy；设置于所述连接机构上的主动减振器，所述主动减振器被构造为能够控制所述上平台相对于所述下平台沿所述x轴、z轴和y轴方向分别以加速度acc1、acc2和acc3从所述上平台相对于所述下平台的当前速度V1,t、V2,t和V3,t变速至目标速度V1,t+1、V2,t+1和V3,t+1、并且沿所述x轴、z轴和y轴方向分别移动到目标位置P1,t+1、P2,t+1和P3,t+1，以及被构造为能够控制所述上平台相对于所述下平台绕所述x轴和z轴分别以角加速度acc_rx和acc_rz从所述上平台相对于所述下平台的当前角速度ω1,t和ω2,t变速至目标角速度ω1,t+1和ω2,t+1、并且绕所述x轴和z轴分别转动到目标角度θ1,t+1和θ2,t+1，所述方法包括：根据所述传感器的测量结果、所述当前速度V1,t、V2,t和V3,t、以及当前位置P1,t、P2,t和P3,t来计算所述加速度acc1、acc2和acc3，并且根据所述传感器的测量结果、所述当前角速度ω1,t和ω2,t、以及当前角度θ1,t和θ2,t来计算所述角加速度acc_rx和acc_rz；根据所述加速度acc1、acc2和acc3计算所述目标速度V1,t+1、V2,t+1和V3,t+1以及所述目标位置P1,t+1、P2,t+1和P3,t+1，并且根据所述角加速度acc_rx和acc_rz计算所述目标角速度ω1,t+1和ω2,t+1以及所述目标角度θ1,t+1和θ2,t+1；控制所述主动减振器以控制所述上平台相对于所述下平台沿x轴、z轴和y轴方向分别以所述加速度acc1、acc2和acc3从所述当前速度V1,t、V2,t和V3,t变速至所述目标速度V1,t+1、V2,t+1和V3,t+1、并且沿x轴、z轴和y轴方向分别移动到所述目标位置P1,t+1、P2,t+1和P3,t+1，以及控制所述上平台相对于所述下平台绕所述x轴和z轴分别以所述角加速度acc_rx和acc_rz从所述当前角速度ω1,t和ω2,t变速至所述目标角速度ω1,t+1和ω2,t+1、并且绕所述x轴和z轴分别转动到所述目标角度θ1,t+1和θ2,t+1。...

【技术特征摘要】
1.一种车载平台主动减振方法，所述车载平台包括下平台、上平台、以及用于连接所述上平台和下平台的连接机构，所述下平台固定设置于车体底面上，所述连接机构被构造为用于使得所述上平台相对于所述下平台能够分别沿x轴、z轴和y轴方向移动、并且能够分别绕所述x轴和z轴转动，其中所述x轴和z轴为在所述下平台所在的平面上预设的直角坐标系中两条互相垂直的坐标轴，所述y轴为与所述下平台所在的平面垂直的坐标轴，其特征在于，所述车载平台还包括：固定设置于所述下平台上的传感器，所述传感器用于测量所述下平台沿所述x轴、z轴和y轴方向的加速度sensorData_x、sensorData_z、sensorData_y、以及绕所述x轴、z轴和y轴转动的角速度sensorData_ωx、sensorData_ωz、sensorData_ωy；设置于所述连接机构上的主动减振器，所述主动减振器被构造为能够控制所述上平台相对于所述下平台沿所述x轴、z轴和y轴方向分别以加速度acc1、acc2和acc3从所述上平台相对于所述下平台的当前速度V1,t、V2,t和V3,t变速至目标速度V1,t+1、V2,t+1和V3,t+1、并且沿所述x轴、z轴和y轴方向分别移动到目标位置P1,t+1、P2,t+1和P3,t+1，以及被构造为能够控制所述上平台相对于所述下平台绕所述x轴和z轴分别以角加速度acc_rx和acc_rz从所述上平台相对于所述下平台的当前角速度ω1,t和ω2,t变速至目标角速度ω1,t+1和ω2,t+1、并且绕所述x轴和z轴分别转动到目标角度θ1,t+1和θ2,t+1，所述方法包括：根据所述传感器的测量结果、所述当前速度V1,t、V2,t和V3,t、以及当前位置P1,t、P2,t和P3,t来计算所述加速度acc1、acc2和acc3，并且根据所述传感器的测量结果、所述当前角速度ω1,t和ω2,t、以及当前角度θ1,t和θ2,t来计算所述角加速度acc_rx和acc_rz；根据所述加速度acc1、acc2和acc3计算所述目标速度V1,t+1、V2,t+1和V3,t+1以及所述目标位置P1,t+1、P2,t+1和P3,t+1，并且根据所述角加速度acc_rx和acc_rz计算所述目标角速度ω1,t+1和ω2,t+1以及所述目标角度θ1,t+1和θ2,t+1；控制所述主动减振器以控制所述上平台相对于所述下平台沿x轴、z轴和y轴方向分别以所述加速度acc1、acc2和acc3从所述当前速度V1,t、V2,t和V3,t变速至所述目标速度V1,t+1、V2,t+1和V3,t+1、并且沿x轴、z轴和y轴方向分别移动到所述目标位置P1,t+1、P2,t+1和P3,t+1，以及控制所述上平台相对于所述下平台绕所述x轴和z轴分别以所述角加速度acc_rx和acc_rz从所述当前角速度ω1,t和ω2,t变速至所述目标角速度ω1,t+1和ω2,t+1、并且绕所述x轴和z轴分别转动到所述目标角度θ1,t+1和θ2,t+1。2.根据权利要求1所述的车载平台主动减振方法，其特征在于，所述根据所述传感器的测量结果以及所述当前速度V1,t、V...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆勤，潘阳，陈养彬，
申请(专利权)人：上海新纪元机器人有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31