1.移动舞台运动模式的切换及其控制方法,所述方法包括以下过程:步骤1)建立移动舞台的运动学模型:首先要建立合理的运动学模型。移动舞台的位姿由三量(x,y,θ)描述。建立移动舞台的运动学模型,驱动轮的切线方向的速度分量,见表达式(1):其中
vnT,n=1、2、3、4--驱动轮切线方向速度分量x--移动舞台在世界坐标系X轴的坐标值y--移动舞台在世界坐标系Y轴的坐标值θ--移动舞台在世界坐标系中的旋转角θ0--车体对角和侧边的夹角(对于结构固定的车体,θ0为某一定值)R--车体质心到转向结构旋转中心的距离r--转向结构的旋转半径
wn,n=1、2、3、4--转向机构的旋转角速度ρn,n=1、2、3、4--转向机构与车体坐标系X轴的夹角驱动轮的法线方向速度分量,见表达式(2)viN,i=1、2、3、4--驱动轮法线方向速度分量步骤2)设计控制方法,过程包括:驱动轮为普通轮子,故不管移动舞台做何种运动,须保证轮子法线方向的速度分量为零。
1)曲线运动
移动舞台单纯做曲线运动时,驱动轮的法线方向速度分量,见表达式(3)以第二驱动轮为例,有
其中, (当 时, )
只要令
n为任意整数
即可保证v2N恒为零。同理可类推到其他轮子。
这里 (i,n,m,k均为任意整数)即为移动舞台单独做曲线运动的控制方法。
2)旋转运动
移动舞台单纯做旋转运动时,驱动轮的法线方向速度分量,见表达式(4)以第二驱动轮为例,有
只要令
n为任意正数
即可保证v2N恒为零。同理可类推到其他轮子。
这里 (i,n,m,k均为任意整数)即为移动舞台单独做旋转运动的控制方法。
3)曲线+旋转运动
移动舞台做曲线+旋转运动时,驱动轮的法线方向速度分量,见表达式(3)以第二驱动轮为例,有
其中, (当 时, )
只要满足
n为任意整数
即可保证v2N恒为零。同理可类推到其他轮子。
这里 以及 (i,n,m,k均为任意整数)即为移动舞台同时做曲线+旋转运动的控制方法。
2.根据权利要求1所述的移动舞台运动模式的切换及其控制方法,其特征在于:移动舞台控制计算机上的实施过程由主要执行部分运行,主要包括以下步骤:
1)轨迹设置:在轨迹导入界面中,设定好运动轨迹。导入轨迹确认后,由控制计算机将预设轨迹数据存入Flash存储单元中,通过控制计算机将预设轨迹分解为 矩阵(均是时间t的函数)并将数据存入Flash存储单元中保存。
2)参数设置:在参数导入界面中,输入式(1)中r、R、θ0值。根据预设轨迹分解得到的矩阵设定ρ1,ρ2,ρ3,ρ4的初始值以及w1,w2,w3,w4的值;输入参数确认后,由控制计算机将设置数据送入计算机存储单元Flash中保存。ρ1,ρ2,ρ3,ρ4的初始值以及w1,w2,w3,w4的值设定规则如下(初始θ=0):(1)若 则初始时刻[w1 w2 w3 w4]T=[0 0 0 0]T;
(2)若 初始
[w1 w2 w3 w4]T=[0 0 0 0]T;(3)若 则初始时刻
3)在线运行:点击组态界面“运行”按钮,移动舞台的控制计算机从Flash存储中读取参数设置时导入的参数,并从Flash存储中读取经过轨迹分解之后矩阵 的数据,执行“移动舞台运动控制程序”,通过读取导入的设置参数,控制转向机构的初始角度及转向电机的转速,实现移动舞台不同运动模式的自动切换。