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六自由度摇摆台功能设计

描述:
6自由度摇摆台能够根据用户在一定范围内的设置提供位置模拟、正弦波模拟、单自由度运动、多自由度复合运动、实现道路波谱过程、随机波再现、道路频谱、波谱、航空频谱复制等功能。
 
技术规格:
有效载荷能力:200Kg
被测设备的安装尺寸:φ400mm×400mm
表重量:约300Kg
工作台表面尺寸:Ø1000mm
工作台表面平整度:0.01mm
台面打浆:0.02mm
移动范围:螺距:±30°;起伏摇摆:±0.3m;
滚动旋转:±30°;浪涌摆动:±0.3m;
偏航旋转:±30°;垂直摆动:±0.2m
操作模式位置,摆动,模拟,预设波谱等
电气控制柜:无(与工作台集成)
计算机系统:工业控制计算机,接口,RS422,以太网(≥100Mbps)
安全预防措施:实时显示系统状态和安全保护状态;提供命令的容错检查,以防止误操作。
环境温度:10℃~40℃
旋转自由度精度:≤±3'
平移精度:≤±0.5mm
速率范围:螺距:±20°;起伏摇摆:±0.3m;
辊旋转:±20°;浪涌摇摆:±0.3m;
偏航旋转:±20°;垂直摆动:±0.3m
最大加速度:螺距:±200°/ s2;起伏摇摆:±1g;
辊旋转:±200°/ s2;浪涌摇摆:±1g;
偏航旋转:±200°/ s2;垂直摆动:±1g
移动频率范围:0.01Hz~0.5Hz
驱动模式:交流电机驱动通过电动缸慢速驱动
 
6自由度摇摆台功能设计
从控制角度看,六自由度运动平台控制系统是一种电动伺服控制系统。要对其进行控制系统的总体设计,就必须先明确该系统的结构特性与工作原理,分析该系统应当包含的功能模块。然后基于其功能需求,设计出整个系统所需的硬件模块,画出控制系统构成图。而后对硬件部分和软件部分分别进行设计和规划,从而完成六自由度运动平台控制系统的总体功能设计。
在实际控制过程中,主控单元需要频繁地执行正反解、轨迹规划求解等计算任务,且这些任务的计算量都比较大。此外,完备的控制系统还应包括人机交互、实时数据存储等功能。
(1)位置控制:本文采用的控制方式主要是位置控制,当系统发出指令时,平台的六个电动缸能够按照指令,在系统限定范围内进行伸缩运动,使运动平台实现空间中六个自由度的目标运动。
(2)限位系统:当六自由度运动平台的某个电动缸超过其运动范围时,必须有限位系统检测到这一问题,即刻将限位信号反馈至上位控制系统,系统发出警报,并执行相应保护措施。
 (3)伺服警报:当六自由度运动平台出现超载警报、电池警报、编码器通信警报、振动检测警报、散热系统过热警报等问题,系统会立即发出伺服警报,通过关闭伺服或指令脉冲禁止输入等动作,将伺服电机关闭,及时地保护运动平台。
 (4)人机界面:控制系统需提供一个用户使用的界面,操作简明,方便控制,该界面应包含:控制方案选择、参数初始化、基本指令输入输出等;平台的位置姿态和电动缸伸缩量、速度等反馈参量及其运动曲线的同步显示;伺服控制系统当前运行状态等。
 (5)急停装置:当系统发出严重故障问题警报时,若不能利用控制按键及时停止平台的运动,可以通过急停装置,直接切断整个系统电源,令平台立即停止运动,避免运动平台受到碰撞损坏等严重事故的发生。
(6)寻零、定位:在人机界面上需要有控制按键,可以令平台自动回归到零
点位置,或定位到空间限定范围内的任一位置。
(7)自动检测:系统通电之后,即刻开始检测伺服控制系统各个构成模块是否正常运行,并将检测结果及时向上位机反馈报告。