CN102495641A - 一种六自由度摇摆台高精度姿态控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种试验台的控制系统，特别是一种六自由度摇摆台高精度姿态控制系统，包括运动平台、下平台，所述运动平台和下平台之间连接有姿态控制装置，所述姿态控制装置包括液压伸缩杆和设置于每个液压伸缩杆上的位置传感器；所述每个液压伸缩杆上还设置有液压系统，所述每个位置传感器与单独的比例积分控制器相连接，所述每个位置传感器连接在比例积分控制器的输入端；所述比例积分控制器的输入端还与系统运算器输出端相连接；所述比例积分控制器通过放大器与液压系统的伺服阀相连接；所述系统运算器的输入端与系统控制器相连接。采用上述结构后，能够精确控制六自由度摇摆台姿态。

Description

一种六自由度摇摆台高精度姿态控制系统
技术领域
本发明涉及一种试验台的控制系统，特别是一种六自由度摇摆台高精度姿态控制系统。
背景技术
六自由度摇摆试验台是通过六个作动器的协调伸缩来实现平台沿x、y、z向的平移和绕x、y、z轴的旋转运动(共六个自由度)，以及这些自由度的复合运动。这种六自由度摇摆试验台可以用于娱乐业的运动模拟，机器人、飞行器空间交会对接仿真器，舰船及汽车模拟器，新型加工机床及卫星、导弹等飞行器的精确运动仿真。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种能够精确控制六自由度摇摆台姿态的控制系统。
为解决上述的技术问题，本发明的一种六自由度摇摆台高精度姿态控制系统包括运动平台、下平台，所述运动平台和下平台之间连接有姿态控制装置，所述姿态控制装置包括液压伸缩杆和设置于每个液压伸缩杆上的位置传感器；所述每个液压伸缩杆上还设置有液压系统，所述每个位置传感器与单独的比例积分控制器相连接，所述每个位置传感器连接在比例积分控制器的输入端；所述比例积分控制器的输入端还与系统运算器输出端相连接；所述比例积分控制器通过放大器与液压系统的伺服阀相连接；所述系统运算器的输入端与系统控制器相连接。
所述系统控制器与系统运算器之间连接有多输入多输出控制器；所述运动平台中心设置有姿态传感器，所述姿态传感器与多输入多输出控制器相连接。
采用上述结构后，系统控制器将需要调整的试验台的姿态参数通过系统运算器转化为液压系统中每个液压缸的位置参数，通过比例积分控制器不断调整每个液压缸的位置使其满足系统运算器计算所得的位置参数。为了更加精确限定运动平台的位置，在液压缸调整运动平台状态的同时，运动平台中心的姿态传感器会将运动平台的姿态参数传输给多输入多输出控制器与需要调整的姿态参数进行对比，从而不断的计算需要进一步调整的液压缸位置参数，直到运动平台中心的位置满足系统控制器的要求。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明的控制系统框图。
图中：1为系统控制器，2为多输入多输出控制器，3为系统运算器，4为比例积分控制器，5为放大器，6为伺服阀，7为液压缸，8为位置传感器，9为运动平台，10为姿态传感器
具体实施方式
如图1所示的一种六自由度摇摆台高精度姿态控制系统，其中六自由度液压摇摆试验台包括运动平台、下平台，所述运动平台和下平台之间连接有姿态控制装置，所述姿态控制装置包括六个液压伸缩杆和设置于每个液压伸缩杆上的位置传感器，通过位置传感器来测量每个液压伸缩杆移动的位置。所述每个液压伸缩杆上还设置有液压系统，通过液压系统来控制液压伸缩杆的移动。
所述系统运算器3的输入端与系统控制器1相连接，系统控制器1将运动平台的姿态参数(包括运动平台六个自由度)传输给系统运算器3，系统运算器3通过逆运动学的雅可比矩阵计算得到六个液压伸缩杆需要调整的位移参数。所述系统运算器3输出端与比例积分控制器4的输入端相连接，系统运算器3将计算得到的液压缸的位移参数传输给控制每一路液压伸缩杆的比例积分控制器4。如图1所示，系统运算器3后连接有六个支路，每个支路为每个液压伸缩杆的位置调整支路。其中，所述比例积分控制器4通过放大器5与液压系统的伺服阀6相连接，液压系统的伺服阀6是来控制液压缸7动作的。比例积分控制器4通过放大器5，将系统运算器3计算得到的每个液压伸缩杆位移参数传输给液压系统的伺服阀6，从而控制液压缸7的位移。所述每个液压伸缩杆上的位置传感器8与单独的比例积分控制器4相连接，所述每个位置传感器8连接在比例积分控制器4的输入端，这样比例积分控制器4、放大器5、伺服阀6、液压缸7、位置传感器8形成一个闭环(如图1所示，每个支路都以比例积分控制器4形成闭环)，每次调整之后位置传感器8会将液压伸缩杆的位置参数传输给比例积分控制器4与系统运算器3计算得到的位移参数相比较，从而对液压伸缩杆位置做进一步的调整，使得每个液压伸缩杆的位置符合计算的要求。待每个液压伸缩杆的位置调整完成之后，就可以很好的确定运动平台9的姿态。
由于以上是通过计算调整的运动平台9的姿态，与实际的运动平台9的姿态存在一定的差异。为了能够更加精确的控制运动平台9的在台，在所述运动平台9的中心设置有姿态传感器10，并且在所述系统控制器1与系统运算器3之间连接有多输入多输出控制器2，所述姿态传感器10与多输入多输出控制器2相连接。这样通过姿态传感器10将每次调整的运动平台9的姿态参数传输给多输入多输出控制器2与系统控制器1提供的姿态参数相比较，从而进一步的调整运动平台9的姿态，直至运动平台9的姿态与系统控制器1提供的姿态参数相一致。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本技术领域内的熟练技术人员应当理解，这些仅是举例说明，可以对本发明的实施方式做出多种变更和修改，而不背离本发明的原理和实质。本发明的范围仅由所附权利要求书限定。

Claims (2)

1.一种六自由度摇摆台高精度姿态控制系统，所述试验台包括运动平台、下平台，所述运动平台和下平台之间连接有姿态控制装置，所述姿态控制装置包括液压伸缩杆和设置于每个液压伸缩杆上的位置传感器；所述每个液压伸缩杆上还设置有液压系统，其特征在于：所述每个位置传感器与单独的比例积分控制器相连接，所述每个位置传感器连接在比例积分控制器的输入端；所述比例积分控制器的输入端还与系统运算器输出端相连接；所述比例积分控制器通过放大器与液压系统的伺服阀相连接；所述系统运算器的输入端与系统控制器相连接。
2.按照权利要求1所述的一种六自由度摇摆台高精度姿态控制系统，其特征在于：所述系统控制器与系统运算器之间连接有多输入多输出控制器；所述运动平台中心设置有姿态传感器，所述姿态传感器与多输入多输出控制器相连接。
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