【摘 要】
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作为一种新型娱乐设备,动感座椅正受到市场越来越多的关注。动感座椅后台装备的运动控制器作为控制系统的核心部件,其控制效果直接决定了终端用户的体验。本课题面向动感座椅应用场景,设计了一种兼容性好、鲁棒性强、运动控制效果佳的多轴运动控制方案,主要完成以下工作:首先,介绍了动感座椅控制系统的工作原理和系统总体方案设计。针对通讯网络数据包传输存在的随机时延,提出一种基于卡尔曼滤波的时滞预测算法,并通过在运动
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作为一种新型娱乐设备,动感座椅正受到市场越来越多的关注。动感座椅后台装备的运动控制器作为控制系统的核心部件,其控制效果直接决定了终端用户的体验。本课题面向动感座椅应用场景,设计了一种兼容性好、鲁棒性强、运动控制效果佳的多轴运动控制方案,主要完成以下工作:首先,介绍了动感座椅控制系统的工作原理和系统总体方案设计。针对通讯网络数据包传输存在的随机时延,提出一种基于卡尔曼滤波的时滞预测算法,并通过在运动规划时予以补偿,从而达到座椅动作连贯的控制效果。针对数据包接收可能发生的丢包和错序问题,提出一种基于高阶差分的位置估计算法,通过动态修正算法将估计位置与缓存的数据包联立建立约束来提高位置估计的准确性,进而提高系统的鲁棒性能。其次,在高速脉冲和现场总线的两种伺服控制方式下,提出不同的运动控制方法。针对脉冲控制方式,采用三次多项式插值实现低速应用场合的速度平滑控制。针对总线通讯控制方式,设计了非均匀线性插值算法和基于伺服器T型运动规划的速度平滑控制策略实现位置响应准确、速度响应平滑的运动控制效果。最后,基于上述的通信补偿策略和运动控制算法,设计了基于实时操作系统并支持以太网通信和伺服总线控制的控制器软件系统,搭建物理测试平台分别进行功能测试和系统性能测试。最终结果表明控制目标得以实现,相对现有解决方案具备较强的竞争力。
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