集裝箱起重機仿真訓練器運動仿真中若干關(guān)鍵技術(shù)的研究.pdf

1、系統(tǒng)仿真技術(shù)最具有實用的領(lǐng)域之一，當屬各類訓練仿真器系統(tǒng)。仿真器技術(shù)的特點是以單個或成組的參與者置身于仿真系統(tǒng)中構(gòu)成閉環(huán)，從而使人獲得培訓和親身體驗。人體對環(huán)境的感覺可以分為眼、耳、鼻、舌、身五個方面。視覺(圖像仿真)、聽覺(聲響仿真)和身體姿態(tài)、加速度(運動仿真)，以及觸覺和操作力度感覺等，是現(xiàn)代仿真器技術(shù)發(fā)展中的重點，而本課題就是針對我校現(xiàn)有的集裝箱起重機仿真訓練器，著眼于完善其運動仿真的功能。 由于本課題只是對單自由度運動

2、仿真的初步嘗試，因此這種運動仿真形式其實就是對仿真訓練器駕駛員座椅的振動模擬。一般來說，激勵是現(xiàn)場采集的實際振動信號，如前大梁處上升制動工況下對應的振動信號，然后通過構(gòu)建主流的交流伺服控制系統(tǒng)，利用計算機的高精度運算、定時和判斷功能，選擇可行的控制方案和適當?shù)目刂扑惴?，實現(xiàn)響應對加載在系統(tǒng)中激勵信號的近似跟蹤。 本文的主要工作包括： 1.選擇Parker和研華公司的工控產(chǎn)品建立了完整的交流伺服系統(tǒng)平臺，采用PCI-172

3、0D/A卡、PCL-836定時/計數(shù)卡及旋轉(zhuǎn)變壓器，設(shè)計了系統(tǒng)相關(guān)接口電路，提出了硬件抗干擾措施，組建了完整的伺服驅(qū)動計算機控制系統(tǒng)的輸入/輸出通道。系統(tǒng)連接后，運轉(zhuǎn)正常，信號傳遞較準確，基本滿足系統(tǒng)運行的要求； 2.考慮到對控制系統(tǒng)的要求和實現(xiàn)的可能性(主要是PCL-836卡的性能)，提出了單回路伺服控制方案以及采用旋轉(zhuǎn)變壓器進行測速的方法——M法(脈沖數(shù)法)。實際表明，這種測速方法能滿足系統(tǒng)實時性這一最重要的特性；

4、3.建立了被控對象的近似傳遞函數(shù)，對控制系統(tǒng)用MATLAB進行了積分分離PID算法的仿真，并和普通PID算法進行了分析比較，同時整定了控制系統(tǒng)的PID參數(shù)。對于帶滯后環(huán)節(jié)的交流伺服系統(tǒng)，針對其信號誤差值的無規(guī)律性以及實際振動速度信號存在跳躍變化的情況，通過采用積分分離PID控制算法，改善控制效果； 4.程序設(shè)計中利用Windows系統(tǒng)中的多媒體定時器或PCL-836卡的定時功能，完成在定時時間內(nèi)反饋信號采集、PID運算和控制電壓

5、信號輸出等功能。經(jīng)實際運行檢驗，兩種定時方法均能使系統(tǒng)達到運行速度快、可靠性高、占用資源少等實時性的要求； 5.在系統(tǒng)中加載自由振動小阻尼曲線、正弦曲線、方波曲線以及前大梁處上升制動等工況下的實際振動信號，并考慮到VC++和MATLAB的各自優(yōu)點，通過VC++調(diào)用MATLAB對信號進行分析。實驗表明，系統(tǒng)基本上能實現(xiàn)駕駛員座椅的振動響應，且振動頻率和幅值與激勵信號相近。 本系統(tǒng)較好地實現(xiàn)了模擬座椅振動的功能，它的應用使得