三自由度气动运动机构的单片机控制

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1、自动化DOI：10．3969／j．issn．1009-9492．2016．01．009三自由度气动运动机构的单片机控制木宋向前，许胜，沈春龙，龚玉玲(泰州学院船舶与机电工程学院，江苏泰州I225300)摘要：运动模拟器是车辆、动感座椅等实物仿真的重要设备，三自由度并联运动机构成为模拟航向、俯仰、侧倾等运动的实用机构。对设计的气动三自由度运动机构进行控制，采用单片机作为控制核心，通过DA转换器控制气动比例方向阀，驱动3个气动缸进行两转动一平移的三自由度运动。该运动机构结构及控制简单，成本低，运动特性良好。关键词：单片机；三自由度；气动中图分类号：TP273文献标识码：A文章编号：1009—

2、9492(2016)O1—0032—04Three-．DegreeofFreedomPneumaticMotionMechanismControlledbySCMSONGXiang-qian，XUSheng，SHENChun—long，GONGYu—ling(CollegeofMarineandEletromechanialEngineering，TaizhouUniversity，Taizhou225300，China)Abstract：Motionsimulatorisanimportantequipmentwhichisusedinphysicalsimulationoftheve

3、hicleanddynamicseat．parallelmechanismwiththree-degreesoffreedomhasbecomeapracticalmechanismwhensimulatingcourse，pitch，rollmotion．Inthispaper，thedesignofthepneumaticthree—degreeoffreedommotioncontrolusethesinglechipmicrocomputerascontrolcoretocontrolthepneumaticproportionaldirectionalvalvethroughD

4、Aconverteranddrive3pneumaticcylindertomaketwoturnsandatranslation．Themovementmechanismandthecontrolsystemhavetheadvantagesofsimplestructure，lowcost，andgoodmotioncharacteristics．Keywords：singlechipmicrocomputer；threedegreeoffreedom；pneumatic0引言设计的气动运动机构控制系统，采用单片机作为运动模拟器是车辆、动感座椅等仿真的重要控制核心，通过DA数模转换器

5、控制气动比例方向设备，其中三自由度和六自由度运动机构最为常阀，驱动3个气动缸进行两转动一平移的三自由用。六自由度运动机构是实现六自由度运动的通度运动。实践证明，该运动机构及控制系统结构用机构，但配置冗余，结构和控制复杂，相应的简单、成本低、运动特性良好。造价也非常昂贵。三自由度并联机构因驱动元件1系统组成少、费用低、结构紧凑而具有很高的实用价值。三自由度运动机构的气动回路如图1所示，当只需模拟航向、俯仰、侧倾等运动时，三自由机构由三个气缸组成。为了实现气缸的定位调速度并联机构就成为理想的选择。国内外的运动平运动，选用三位五通比例方向阀。气动比例阀可台应用比较广泛的是采用液压驱动方式，但液

6、以实现按给定的控制信号连续地、成比例地控制压系统存在泄漏、易污染环境、故障率高等问气体的流量和方向等，且其输出压力和流量不受题。气压传动具有反应快、结构简单、制造容易负载变化的影响。此外，为了检测气缸的运动等特点，且对工作环境要求不高、不受温度影位置，每个气缸的活动杆都与线性位移传感器连响、不怕震动，故在机械设备中广泛采用[51。本文接。线性位移传感器为电位器式位移传感器，它泰州学院校级科研项目(编号：TZXY2014YBKT001)；江苏省“青蓝工程”项目收稿日期：。一。一[：：：：：：：：：[：：】：：l工业自动化图4控制系统电源电路lJ≤(式中e(为采样时间k的偏差值，为485通讯

7、接收上位机数据的部分程序如下所偏差阈值)时，采用PID控制，以保证系统的控示，程序中Bufflnt为接收数据暂存的数组，制精度；当leI>时，采用PD控制，以避免产cBufln为当前待接收数据的编号，SetPointl、生大的超调量，同时使系统具有较快的响应速度。SetPoint2、SetPoint3为3个缸的目标位置设定值。接收数据的格式为：E7+7E+D1+D2+D3+积分分离控制算法可表示为：．圭．D4，E7和7E为起始帧头，