三自由度并联仿真控制平台及其控制方法技术

本发明专利技术涉及运动平台技术领域，具体涉及三自由度并联仿真控制平台及其控制方法，包括底座，作为下平台；运动平台，作为上平台，运动平台通过三个均匀设置的运动机构与底座连接，三个运动机构之间呈三角型位置设置；底座和运动平台设置为对应的三角型；运动机构包括：两个固定设置在底座上的固定座，两个第一撑臂，两个第二撑臂，两个连接块，与运动平台通过万向铰链连接的条形板。本发明专利技术可以实现联动运动平台的模拟作用，同时在模拟动作的过程中，可以在一些短暂的运动过程中逼真的模拟出失重状态，对比倾斜采用人体自重模拟失重的结构，逼真程度更高，同时该平台的模拟运动范围更大。同时该平台的模拟运动范围更大。同时该平台的模拟运动范围更大。

【技术实现步骤摘要】
三自由度并联仿真控制平台及其控制方法


[0001]本专利技术涉及运动平台
，具体涉及三自由度并联仿真控制平台及其控制方法。

技术介绍

[0002]多自由度运动平台被广泛应用于工业生产、仿真模拟、娱乐休闲等领域，如运动模拟、飞行/驾驶模拟、船舶模拟仿真、地震模拟仿真、滑雪模拟仿真、地质运动模拟、稳定补偿、动感影院等，通过多自由度运动平台结合计算机视景生成技术，模拟出实景仿真系统。
[0003]目前常见的是三自由度平台和六自由度运动平台，通过上下平台以及在其中设置的多个电动缸(或者气缸、液压缸)作为线性驱动单元的配合，实现对上平台的六自由度运动控制，但是线性驱动单元存在行程受到自身结构长度限制的问题，如果需要较高的运动行程，自身的最小长度无法缩小，因为实现平台的运动模拟中线性驱动单元的运动方向一般为竖直状态，因此导致整体运动平台无法在占用空间较小的情况下保证较大幅度的运动模拟。
[0004]例如，在实际使用电液混合或者液压运动平台进行飞行模拟等模拟运动中，会存在进行短暂失重状态模拟，从而对飞行模拟等运动模拟过程中的情况进行逼真的模拟，目前的失重模拟往往是利用倾斜状态配合人体自重来实现失重模拟，这种模拟方式的逼真程度较低，与实际的失重状态差别较大，仿真模拟训练的体感不能达到预期，不能给予飞行员实际飞行时的感受。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供三自由度并联仿真控制平台，具有大幅度运动模拟特性，大幅度的运动行程还能在模拟运动时实现平台的整体竖直移动，形成逼真的失重短暂模拟。
[0006]根据本专利技术目的的第一方面，提出一种三自由度并联仿真控制平台，包括底座，作为下平台；
[0007]运动平台，作为上平台，所述运动平台通过三个均匀设置的运动机构与底座连接，三个所述运动机构之间呈三角型位置设置；
[0008]所述底座和运动平台设置为对应的三角型；
[0009]所述运动机构包括：
[0010]两个固定设置在底座上的固定座，
[0011]两个第一撑臂，在所述底座上侧对称倾斜设置，两个所述第一撑臂下端分别与两个固定座转动连接；
[0012]两个第二撑臂，在两个所述第一撑臂上侧对称倾斜设置且与两个所述第一撑臂的倾斜方向相反；
[0013]两个连接块，对称设置在两个所述第一撑臂和两个所述第二撑臂之间，两个所述
第一横臂与两个所述第二撑臂之间分别通过两个所述连接块对应连接；两个所述连接块之间设置有控制二者相对位置的位置控制组件；
[0014]与运动平台通过万向铰链连接的条形板，设置在两个所述第二撑臂上侧并与两个所述第二撑臂分别转动连接。
[0015]进一步地，所述第一撑臂和第二撑臂均采用槽钢结构，两个所述第一撑臂和两个所述第二撑臂之间均对应设置有限位抵柱。
[0016]进一步地，所述限位抵柱采用阻尼减震柱结构。
[0017]进一步地，所述位置控制组件包括设置在两个所述连接块之间的双轴伺服电机，所述双轴伺服电机两侧的输出端均同轴固定连接有传动杆，两个所述传动杆远离双轴伺服电机的一端均同轴固定连接有限位块，两个所述传动杆上均设置有螺纹且两段螺纹相对称，两个所述连接块分别螺纹套接在两个所述传动杆上。
[0018]进一步地，所述底座上端面中心位置处同轴固定连接有壳体，所述双轴伺服电机上固定套设有限位套，所述限位套与壳体之间倾斜设置有多级伸缩杆，所述多级伸缩杆一端与壳体转动连接，所述多级伸缩杆另一端与限位套固定连接。
[0019]进一步地，两个所述连接块之间安装有距离传感器。
[0020]进一步地，所述壳体内固定设置控制器，控制器与三个双轴伺服电机以及三个距离传感器均电连接。
[0021]根据本专利技术目的的第二方面，还提出一种三自由度并联仿真控制平台的控制方法，包括以下步骤：
[0022]A)平台上电启动后，通过三个双轴伺服电机同步工作，同步驱动六个传动杆进行转动，六个传动杆上的螺纹同步驱动六个连接块两两相对移动；
[0023]B)在驱动过程中，基于连接块的相对移动，同步带动两个第一撑臂以及两个第二撑臂同步改变倾斜角度，形成类似边长不变、形状改变的平行四边形结构，在该变化过程中条形板的竖直高度产生改变，条形板通过万向铰链与运动平台连接，三个条形板的竖直高度改变，实现对运动平台的并联运动驱动；
[0024]C)在双轴伺服电机驱动过程中，基于第一撑臂以及第二撑臂所构成的结构产生的形变运动，实现双轴伺服电机的竖直移动。
[0025]其中，因为第一撑臂以及第二撑臂所构成的结构产生的形变运动，会实现双轴伺服电机的竖直移动，为了保证双轴伺服电机的轴向驱动效果，通过可以改变长度以及倾斜角度的多级伸缩杆对其限制转动且不影响双轴伺服单机的竖直移动。
[0026]在可选的实施例中，前述控制方法被设置成按照以下过程实现驱动控制：
[0027]S1、设定运动平台在三个位置的竖直高度为a、b、c，设定运动平台在三个位置的竖直位置高度目标分别为A、B、C，针对A、B、C对应的条形板竖直高度为a1、b1、c1；
[0028]S2、接收上位机发送的控制指令，根据控制指令进行运动解算，判断需要运动的运动机构，根据运动平台三个位置处竖直高度的改变量获得各个运动机构需要形变的量a2、b2、c2，将需要形变的量等量代换至两个连接块之间的相对距离改变量为a3、b3、c3；
[0029]S3、判断双轴伺服电机工作的时间，即双轴伺服电机完成两个连接块相对距离改变的动作时间，设置为n，同步的计算模拟失重状态下运动平台向下竖直运动时的加速度a，根据加速度a与时间n可以计算在该动作时间内模拟失重情况运动平台向下运动距离h；
[0030]S4、将运动平台向下运动距离h等量代换至两个连接块之间的相对距离改变量，为a4、b4、c4；具体在进行需要呈现失重情况的运动平台运动模拟动作中，三个连接块之间的相对距离改变量实际为a3+a4、b3+b4、c3+c4，实现驱动控制。
[0031]由以上本专利技术的技术方案提出的三自由度并联仿真控制平台及其控制方法，其显著的有益效果在于：
[0032]本专利技术提供的三自由度并联仿真控制平台，在实现大幅度运动动作时，还能保证不过多的占用空间，具有多种运动状态的模拟功能。同时该装置还具有逼真的短暂模拟失重功能，相比较于常见的利用人体自重配合倾斜产生的模拟失重结构，该装置利用运动机构较长的运动行程，在模拟运动行程的过程中同步实现整体运动平台的快速下降，短暂的实现失重模拟，对于飞机颠簸或者飞机短暂失控的情况可以起到极高的模拟效果，本专利技术具有效果稳定，模拟逼真，模拟运动幅度大的特点。
附图说明
[0033]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对本专利技术实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。
[0034]图1为本专利技术实施例的三自由度并联仿真控制平台的立体结构示意图。
[0035]图2为本专利技术实施例的三自由度并联仿真控制平本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三自由度并联仿真控制平台，其特征在于，包括：底座(1)，作为下平台；运动平台(2)，作为上平台，所述运动平台(2)通过三个均匀设置的运动机构与底座(1)连接，三个运动机构之间呈正三角位置布置；所述底座(1)和运动平台(2)的截面形状均被设置为对应的三角型；其中，每一个运动机构采用相同的机构，包括：两个固定设置在底座(1)上的固定座(3)；两个第一撑臂(4)，在所述底座(1)上侧对称倾斜设置，两个第一撑臂(4)下端分别与两个固定座(3)转动连接；两个第二撑臂(5)，在两个所述第一撑臂(4)上侧对称倾斜设置且与两个所述第一撑臂(4)的倾斜方向相反；两个连接块(6)，对称设置在两个所述第一撑臂(4)和两个所述第二撑臂(5)之间，两个所述第一横臂(4)与两个所述第二撑臂(5)之间分别通过两个所述连接块(6)对应地连接；两个所述连接块(6)之间设置有控制二者相对位置的位置控制组件；与运动平台(2)通过万向铰链(8)连接的条形板(7)，设置在两个所述第二撑臂(5)上侧并与两个所述第二撑臂(5)分别转动连接。2.根据权利要求1所述的三自由度并联仿真控制平台，其特征在于，所述第一撑臂(4)和第二撑臂(5)均采用槽钢结构，两个所述第一撑臂(4)和两个所述第二撑臂(5)之间均对应设置有限位抵柱(9)。3.根据权利要求1所述的三自由度并联仿真控制平台，其特征在于，所述限位抵柱(9)采用阻尼减震柱结构。4.根据权利要求1所述的三自由度并联仿真控制平台，其特征在于，所述位置控制组件包括设置在两个所述连接块(6)之间的双轴伺服电机(10)，所述双轴伺服电机(10)两侧的输出端均同轴固定连接有传动杆(11)，两个所述传动杆(11)远离双轴伺服电机(10)的一端均同轴固定连接有限位块，两个所述传动杆(11)上均设置有螺纹且两段螺纹相对称，两个所述连接块(6)分别螺纹套接在两个所述传动杆(11)上。5.根据权利要求4所述的三自由度并联仿真控制平台，其特征在于，所述底座(1)上端面中心位置处同轴固定连接有壳体(12)，所述双轴伺服电机(10)上固定套设有限位套(13)，所述限位套(13)与壳体(12)之间倾斜设置有多级伸缩杆(14)，所述多级伸缩杆(14)一端与壳体(12)转动连接，所述多级伸缩杆(14)另一端与限位套(13)固定连接。6.根据权利要求5所述的三自由度并联仿真控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶江，王松，杨建军，陈健，于海成，
申请(专利权)人：江苏普旭科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：