系统仿真技术最具有实用的领域之一,当属各类训练仿真器系统。仿真器技术的特点是以单个或成组的参与者置身于仿真系统中构成闭环,从而使人获得培训和亲身体验。人体对环境的感觉可以分为眼、耳、鼻、舌、身五个方面。视觉(图像仿真)、听觉(声响仿真)和身体姿态、加速度(运动仿真),以及触觉和操作力度感觉等,是现代仿真器技术发展中的重点,而本课题就是针对我校现有的集装箱起重机仿真训练器,着眼于完善其运动仿真的功能。 由于本课题只是对单自由度运动仿真的初步尝试,因此这种运动仿真形式其实就是对仿真训练器驾驶员座椅的振动模拟。一般来说,激励是现场采集的实际振动信号,如前大梁处上升制动工况下对应的振动信号,然后通过构建主流的交流伺服控制系统,利用计算机的高精度运算、定时和判断功能,选择可行的控制方案和适当的控制算法,实现响应对加载在系统中激励信号的近似跟踪。 本文的主要工作包括: 1.选择Parker和研华公司的工控产品建立了完整的交流伺服系统平台,采用PCI-1720 D/A卡、PCL-836定时/计数卡及旋转变压器,设计了系统相关接口电路,提出了硬件抗干扰措施,组建了完整的伺服驱动计算机控制系统的输入/输出通道。系统连接后,运转正常,信号传递较准确,基本满足系统运行的要求; 2.考虑到对控制系统的要求和实现的可能性(主要是PCL-836卡的性能),提出了单回路伺服控制方案以及采用旋转变压器进行测速的方法——M法(脉冲数法)。实际表明,这种测速方法能满足系统实时性这一最重要的特性; 3.建立了被控对象的近似传递函数,对控制系统用MATLAB进行了积分分离PID算法的仿真,并和普通PID算法进行了分析比较,同时整定了控制系统的PID参数。对于带滞后环节的交流伺服系统,针对其信号误差值的无规律性以及实际振动速度信号存在跳跃变化的情况,通过采用积分分离PID控制算法,改善控制效果; 4.程序设计中利用Windows系统中的多媒体定时器或PCL-836卡的定时功能,完成在定时时间内反馈信号采集、PID运算和控制电压信号输出等功能。经实际运行检验,两种定时方法均能使系统达到运行速度快、可靠性高、占用资源少等实时性的要求;