模拟圆形匀速运动轨迹的控制方法技术

本发明专利技术提供一种模拟圆形匀速运动轨迹的控制方法，利用二维平移机构实现模拟圆形轨迹的匀速运动，所述二维平移机构包括X轴平移机构和Y轴平移机构，所述模拟目标安装在所述Y轴平移机构的滑块上，所述Y轴平移机构安装在所述X轴平移机构的滑块上，该控制方法首先计算所述X轴平移机构与所述Y轴平移机构的平移速度关系，利用得到的平移速度关系对两轴平移机构进行运动控制，实现两轴平移机构模拟圆形轨迹的匀速运动。利用上述本发明专利技术能够在已知圆形轨迹的圆心位置、半径、运动速度的条件下，利用推导得出的两个平移机构的速度关系实现模拟圆形轨迹的匀速运动。圆形轨迹的匀速运动。圆形轨迹的匀速运动。

【技术实现步骤摘要】
模拟圆形匀速运动轨迹的控制方法


[0001]本专利技术涉及运动目标模拟领域，特别涉及一种模拟圆形匀速运动轨迹的控制方法。

技术介绍

[0002]在运动目标模拟中，我们需要进行横向、纵向、圆形共三种轨迹的匀速运动模拟，目前，利用两个平移机构能够实现横向、纵向匀速运动的模拟，圆形匀速运动轨迹的模拟则需要利用三个平移机构通过旋转来实现。但是使用三个平移机构实现圆形匀速运动轨迹的模拟的结构设计较为复杂，且成本高，维保负担大。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是为了克服现有技术中模拟圆形匀速运动轨迹的的机构复杂的缺点，提出一种模拟圆形匀速运动轨迹的控制方法，能够实现使用两轴平移机构的关联运动实现圆形轨迹的匀速运动模拟。
[0004]为实现上述目的，本专利技术采用以下具体技术方案：
[0005]本专利技术提供的模拟圆形匀速运动轨迹的控制方法，利用二维平移机构实现对模拟目标的圆形运动轨迹的模拟，二维平移机构包括X轴平移机构和Y轴平移机构，模拟目标安装在Y轴平移机构的滑块上，Y轴平移机构安装在X轴平移机构的滑块上，该控制方法包括如下步骤：
[0006]S1、计算X轴平移机构与Y轴平移机构的平移速度关系；S11、构建圆形轨迹方程：
[0007]x2+y2＝R2(1)，
[0008]x和y分别代表模拟目标的横纵坐标，R代表圆形匀速运动轨迹的半径，
[0009]由式(1)可得出：
[0010]对式(2)推导得出：
[0011]S12、设模拟圆形轨迹匀速运动的速度为V，则得到：
[0012][0013]V
x
代表X轴平移机构上丝杠的旋转速度，V
y
代表Y轴平移机构上丝杠的旋转速度；
[0014]因此，Y轴平移机构上丝杠的旋转速度V
y
如下：
[0015][0016]S13、X轴平移机构上丝杠的旋转速度V的微分表达式为：
[0017][0018]利用V
x
和V
y
关系式化简可得：
[0019][0020][0021]S2、将式(7)和式(8)作为X轴平移机构和Y轴平移机构的平移速度关系对两轴平移机构进行运动控制，实现两轴平移机构模拟圆形轨迹匀速运动。
[0022]优选地，步骤S2具体包括如下步骤：
[0023]S21、控制XY两轴平移机构复位至零位，根据模拟的圆形匀速运动轨迹的位置，控制XY两轴运动至圆心位置，将此时的圆心位置作为二维直角坐标系的零点；
[0024]S22、控制X轴平移机构，使其正向运动至x0点；
[0025]S23、控制XY两轴平移机构从x0点为起点，利用公式(7)和公式(8)计算得到的速度值开始运动；
[0026]S24、控制XY两轴平移机构依次在第一、第二、第三和第四象限运动，返回至x0点，完成完整的圆形匀速运动轨迹的模拟。
[0027]优选地，x0点为二维平面直角坐标系的(R，0)位置。
[0028]优选地，当XY两轴平移机构位于x0点，步进电机转速为1r/s。
[0029]优选地，当模拟目标的位置由第二象限向第三象限过渡且V
x
＝0时，步进电机转速为1r/s。
[0030]本专利技术能够取得如下技术效果：本专利技术能够利用最少的运动机构，即两轴平移机构，在已知圆形轨迹的圆心位置、半径、运动速度条件下，通过对两轴平移速度关系的理论推导，实现圆形匀速运动轨迹的模拟。
附图说明
[0031]图1是根据本专利技术实施例提供的模拟圆形匀速运动轨迹的控制方法的流程图。
[0032]图2是根据本专利技术实施例提供的模拟圆形匀速运动轨迹的两轴平移机构的结构图。
[0033]图3是是根据本专利技术实施例提供的模拟圆形匀速运动轨迹的运动示意图。
[0034]其中的附图标记包括：X轴平移机构1、Y轴平移机构2、模拟目标3。
具体实施方式
[0035]在下文中，将参考附图描述本专利技术的实施例。在下面的描述中，相同的模块使用相同的附图标记表示。在相同的附图标记的情况下，它们的名称和功能也相同。因此，将不重复其详细描述。
[0036]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施
例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，而不构成对本专利技术的限制。
[0037]图1示出了根据本专利技术一个实施例提供的模拟圆形匀速运动轨迹的控制方法的流程图，图2示出了根据本专利技术一个实施例提供的模拟圆形匀速运动轨迹的机构示意图，图3示出了根据本专利技术一个实施例提供的模拟圆形匀速运动轨迹的运动示意图。
[0038]如图2所示，本专利技术提供的模拟圆形匀速运动轨迹的机构，包括X轴平移机构1、Y轴平移机构2、模拟目标3。将模拟目标3安装在Y轴平移机构2的滑块上，将Y轴平移机构2安装在X轴平移机构1的滑块上，X轴平移机构1和Y轴平移机构2的内部均为丝杠，由步进电机带动丝杠旋转，使平移台进行平移。
[0039]如图1所示，使用两轴平移速度关系实现模拟圆形匀速运动轨迹的控制方法，其步骤如下
[0040]S1、首先计算X轴平移机构与Y轴平移机构的平移速度关系，按照XY两轴平移机构的速度关系进行运动控制，实现两轴模拟圆形轨迹的匀速运动，其计算步骤为：
[0041]S11、构建圆形轨迹方程：
[0042]x2+y2＝R2(1)，
[0043]x和y分别代表模拟目标的横纵坐标，R代表圆形匀速运动轨迹的半径。
[0044]由式(1)得出：
[0045]对式(2)进行推导得出：
[0046]S12、设模拟圆形轨迹匀速运动的速度为V，则得到：
[0047][0048]V
x
代表X轴平移机构上丝杠的旋转速度，V
y
代表Y轴平移机构上丝杠的旋转速度；
[0049]因此，Y轴平移机构上丝杠的旋转速度V
y
如下：
[0050][0051]S13、X轴平移机构上丝杠的旋转速度V
x
的微分表达式为：
[0052][0053]利用V
x
和V
y
关系式化简可得：
[0054][0055][0056]S2、将式(7)和式(8)作为X轴平移机构和Y轴平移机构的平移速度关系对两轴平移机构进行运动控制，实现两轴平移机构模拟圆形轨迹匀速运动，步骤S2具体包括如下步骤：
[0057]S21、在行程的步进电机端设计有光电开关，充当零位，即XY两轴平移机构使用前，均进行复位，触发光电开关后停止，以此处作为零点，向基于L6470的驱动器发送指令，利用
步进电机的步距角和丝杠的螺距对平移机构上位移台的线速度进行控制，将线速度转换为电机的转速，将电机的速度写入基于DSP28337的控制器，基于DSP28337的控制器向基于L647本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
点，完成完整的圆形匀速运动轨迹的模拟。3.根据权利要求2所述的模拟圆形匀速运动轨迹的控制方法，其特征在于，所述x0点为二维平面直角坐标系的(R，0)位置。4.根据权利要求2所述的模拟圆形匀速运动轨迹的控制方法，其特征在于，当所述XY两轴平移机构...

【专利技术属性】
技术研发人员：李忠明，李俊霖，杨永强，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：