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专利号: 2015103318063
申请人: 浙江工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 控制;调节
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种位置自校准的升降舞台控制系统,包括主控制系统(4),若干个电机执行单元(5),与电机执行单元(5)数量相同的升降台(6),位置状态生成系统(2),实时状态数据库(3);其特征在于主控制系统(4)包含位置控制信号处理单元(401)和PLC控制系统(402);

每个升降台(6)上设有一个位置传感器(601)和转速传感器(602),两个传感器通过信号放大器(7)与PLC控制系统(402)和实时状态数据库(3)连接;实时状态数据库(3)与位置状态生成系统(2)连接;位置状态生成系统(2)与主控制系统(4)中的位置控制信号处理单元(401)连接;在位置状态生成系统(2)上设有状态控制触摸屏(1),每个升降台(6)中的位置传感器(601)和转速传感器(602)能实时监测升降台(6)的运行速度信号和位置状态信号,所有信号经过信号放大器(7)为实时状态数据库(3)构建提供实时数据,并为PLC控制系统(402)提供反馈控制信号。

2.根据权利要求1所述的一种位置自校准的升降舞台控制系统,其特征在于实时状态数据库(3)在位置状态生成系统(2)中,能实时将升降台(6)当前位置、速度等状态信息存储,并通过位置状态生成系统(2),自动生成升降台实时位置状态运动曲线。

3.根据权利要求1所述的一种位置自校准的升降舞台控制系统,其特征在于位置状态生成系统(2)包括连接的ARM控制器Ⅱ(202)、实时位置状态信号模块(203)及预设位置状态信号模块(201),所述的ARM控制器Ⅱ(202)包括实时运行状态曲线模块(202a)、舞美设计动作预设曲线模块(202b)及具有实时运动下升降舞台位置状态生成功能的升降台位置状态自动生成控制模块(202c),位置状态生成系统(2)具有预设运动下升降舞台位置状态生成功能、实时运动下升降舞台位置状态生成功能,能根据舞美设计需求,通过绘制运动曲线,自动生成升降舞台预设位置状态控制信号;能根据实际升降台运动状态,自动生成升降舞台实时位置状态控制信号;以上两信号均通过导线直接输入主控制系统(4)中的位置控制信号处理单元(401),并通过PLC控制系统(402)和电机执行单元(5),实现升降舞台目标位置运动控制。

4.根据权利要求3所述的一种位置自校准的升降舞台控制系统,其特征在于位置控制信号处理单元(401)包括比较器(401a)、ARM控制器Ⅰ(401b)和控制信号输出模块(401c);

控制信号输出模块(401c)及比较器(401a)与ARM控制器Ⅰ(401b)连接;通过预设位置状态信号模块(201)输入的预设位置信号和实时位置状态信号模块(203)输入的实时位置状态信号经比较器(401a)进行差值比较,再由ARM控制器Ⅰ(401b)中的PID控制单元处理,处理后由控制信号输出模块(401c)输出给PLC控制系统(402),实现升降舞台的精确位置控制。

5.根据权利要求3所述的一种位置自校准的升降舞台控制系统,其特征在于位置状态生成系统(2)、实时状态数据库(3)以及位置控制信号处理单元(401)均为ARM嵌入式系统构成。

6.根据权利要求4所述的一种位置自校准的升降舞台控制系统,其特征在于位置状态生成系统(2)和位置控制信号处理单元(401)两者均包括ARM控制器,转速传感器(602)和位置传感器(601)两个传感器均通过信号放大器(7)与PLC控制系统(402)和实时状态数据库(3)实现电路电连接。

7.根据权利要求4所述的一种位置自校准的升降舞台控制系统,其特征在于所述ARM控制器Ⅰ(401b)和ARM控制器Ⅱ(202)支持Thumb/ARM双指令集,能兼容8位/16位器件。

8.根据权利要求1所述的一种位置自校准的升降舞台控制系统,其特征在于所述升降台(6)为1至32个。

9.一种位置自校准的升降舞台控制系统的控制方法,其特征在于包括如下步骤:

1)根据表演需求,由状态控制触摸屏(1)提供升降台运动轨迹信息,通过位置状态生成系统(2)自动生成预设位置信号输入至主控系统(4)中的位置信号控制处理单元(401),并通过PLC控制系统(402)控制电机,实现升降台(6)向预设目标位置运动;

2)当升降台(6)在运动开始后,位置传感器(601)和速度传感器(602)检测当前升降台(6)的运动速度信息和位置信息,速度信息通过信号放大器(7)反馈到PLC控制系统(402),以控制升降台(6)以合理速度运动;位置信息通过信号放大器(7)反馈给实时状态数据库(3),并输送给位置状态生成系统(2);

3)步骤2)中的当前位置状态通过位置状态生成系统(2)形成实时位置状态信号,作为负反馈与预设的位置状态信号进行差值运算,形成差值信号 ,作为ARM控制器输入信号;

4)步骤3)的差值信号 在ARM控制器Ⅰ(401b)中根据升降台(6)实际运动需求进行相应控制算法计算,并采用PID控制算法 计算出控制信号 ,其中KP为比例控制系数,KI为积分控制系数,KD为微分控制系数,将控制信号输出给PLC控制系统(402),再通过电机执行单元(5),控制升降台(6)准确位置升降运动;

5)当升降台(6)实际运动位置值超过或者低于预设位置值,系统自动通过检测实时位置传感信号反馈至位置状态生成系统(2),经步骤3)、4)进行工作,实现升降台(6)运动至预设位置点;

6)主控制系统(4)上设有升降台(6)的标准升降范围0-H,当预设位置值或者升降台运动高度超过升降台升降范围时,系统自动通过检测实时位置传感器(601)信号经过信号放大器(7)反馈至PLC控制系统(402),主控制器4通过电机执行单元(5)控制升降台(6)停止运动。

10.根据权利要求9所述的一种位置自校准的升降舞台控制系统的控制方法,其特征在于所述标准升降范围为0至3.0米。