專(zhuān)利名稱(chēng)：一種多自由度軌道小車(chē)的速度控制跟蹤方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于機(jī)動(dòng)游樂(lè)設(shè)施領(lǐng)域，尤其涉及一種多自由度軌道小車(chē)的速度控制跟蹤系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：

在游樂(lè)場(chǎng)所，當(dāng)游客乘小車(chē)觀(guān)看影片時(shí)或做特技動(dòng)作時(shí)，游客可以將根據(jù)影片場(chǎng)景或特技情節(jié)做各種仿真動(dòng)作，而做各種動(dòng)作的準(zhǔn)確實(shí)時(shí)性，將使游客身心與視覺(jué)感受同步，使其達(dá)到身臨其景的感受。軌道小車(chē)?yán)密壍涝O(shè)定好小車(chē)的行駛路線(xiàn)，使小車(chē)在軌道上可多自由度的行駛， 通過(guò)PLC可編程邏輯控制器來(lái)控制小車(chē)的運(yùn)行，PLC是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，它采用可編程程序的儲(chǔ)存器用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算，控制，計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作命令，并通過(guò)輸入輸出接口，控制外圍設(shè)備的運(yùn)行和操作。目前軌道小車(chē)控制系統(tǒng)一般是通過(guò)上位機(jī)(后臺(tái)主機(jī))與PLC可編程邏輯控制器進(jìn)行連接，系統(tǒng)控制軟件都是由上位機(jī)生成角本文件，通過(guò)與PLC通迅從而實(shí)現(xiàn)對(duì)小車(chē)運(yùn)動(dòng)控制，由于系統(tǒng)控制需要通過(guò)PLC調(diào)用后臺(tái)上位機(jī)的控制軟件，PLC執(zhí)行上位機(jī)發(fā)出的控制指令來(lái)控制小車(chē)的運(yùn)行，這樣使其通迅時(shí)間延遲較長(zhǎng)，故無(wú)法真正實(shí)現(xiàn)對(duì)小車(chē)快速跟蹤控制。所以現(xiàn)有技術(shù)存在不足，需要改進(jìn)和提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種多自由度軌道小車(chē)的速度控制跟蹤方法和系統(tǒng)，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的控制缺陷，實(shí)現(xiàn)與小車(chē)通訊無(wú)延遲，快速跟蹤控制的目的。本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種多自由度軌道小車(chē)速度控制跟蹤方法，其特征在于，包括如下步驟
A、預(yù)先設(shè)定運(yùn)行軌跡目標(biāo)參數(shù)，將所述運(yùn)行軌跡目標(biāo)參數(shù)并保存在可編程控制器的存儲(chǔ)單元內(nèi)；
B、編制所述可編程控制器的算法程序；
C、小車(chē)啟動(dòng)時(shí)，所述可編程控制器采集由輸入檢測(cè)單元送來(lái)的狀態(tài)或數(shù)據(jù)信號(hào)，所述可編程控制器根據(jù)所述預(yù)定運(yùn)行軌跡目標(biāo)參數(shù)，實(shí)時(shí)計(jì)算出所述小車(chē)運(yùn)行時(shí)實(shí)際運(yùn)行參數(shù)與所述目標(biāo)參數(shù)之間差值；
D、根據(jù)所述差值，按比例輸出電壓值給所述小車(chē)伺服輸出控制單元，控制所述小車(chē)馬達(dá)速度來(lái)實(shí)現(xiàn)小車(chē)快速跟蹤。其中，所述步驟A具體處理為生成一個(gè)運(yùn)行軌跡技術(shù)參數(shù)文擋，所述文檔時(shí)間以秒為單位，并列出每一秒所述小車(chē)的行走距離，旋轉(zhuǎn)角度和傾斜角度的運(yùn)行軌跡目標(biāo)參數(shù)， 根據(jù)所述技術(shù)參數(shù)文檔，生成所述可編程控制器可識(shí)別的技術(shù)參數(shù)，并保存在所述存儲(chǔ)單元內(nèi)。其中，所述可編程控制器的算法程序包括小車(chē)運(yùn)行時(shí)行走距離算法程序、旋轉(zhuǎn)角度算法程序和傾斜角 度算法程序。其中，所述算法程序或直接寫(xiě)入可編程控制器內(nèi)或由上位機(jī)編制后一次性寫(xiě)入至所述可編程控制器的存儲(chǔ)單元內(nèi)。其中，所述小車(chē)運(yùn)行時(shí)行走距離算法程序具體包括如下步驟
521、設(shè)定所述可編程控制器每1秒鐘讀取所述存儲(chǔ)單元內(nèi)數(shù)據(jù)區(qū)中下一步運(yùn)行距離和運(yùn)行時(shí)間參數(shù)；
522、檢測(cè)所述小車(chē)在行走過(guò)程中的實(shí)際運(yùn)行時(shí)間和實(shí)際運(yùn)行距離；
523、根據(jù)如下公式(a)
V= (Sn-Snx)/(Tn-Tnx)(a)
公式(a)中Sn為下一步距離參數(shù)，Tn為下一步時(shí)間參數(shù) Snx為實(shí)際運(yùn)行距離，Tnx為實(shí)際運(yùn)行時(shí)間
524、所述可編程控制器計(jì)算出所述小車(chē)將要的運(yùn)行速度V。其中，所述實(shí)際運(yùn)行距離Snx通過(guò)如下公式(b)計(jì)算得到 Snx = nXA(b)
公式(b)中n為所述小車(chē)行走的橫梁數(shù)，A為相鄰兩個(gè)橫梁間的間距。其中，所述小車(chē)運(yùn)行時(shí)旋轉(zhuǎn)角度算法程序算法程序具體包括如下步驟
5211、所述可編程控制器預(yù)先設(shè)定每1秒讀取所述存儲(chǔ)單元內(nèi)數(shù)據(jù)區(qū)中下一步旋轉(zhuǎn)角度和時(shí)間參數(shù)；
5212、檢測(cè)所述小車(chē)在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中的實(shí)際運(yùn)行時(shí)間和實(shí)際旋轉(zhuǎn)角度；
5213、根據(jù)如下公式(c)
VR = (Rn-Rnx) / (Tn-Tnx)(c)
公式(c)中Rn為下一步旋轉(zhuǎn)角度參數(shù)，Tn為下一步時(shí)間參數(shù)
Rnx為實(shí)際旋轉(zhuǎn)角度，Tnx為實(shí)際運(yùn)行時(shí)間
5214、所述可編程控制器計(jì)算出所述小車(chē)將要旋轉(zhuǎn)的角速度VR。其中，所述小車(chē)運(yùn)行時(shí)傾斜角度算法程序算法程序具體包括如下步驟
5221、所述可編程控制器預(yù)先設(shè)定每1秒讀取存儲(chǔ)單元內(nèi)內(nèi)數(shù)據(jù)區(qū)中下一步傾斜角度和時(shí)間參數(shù)；
5222、檢測(cè)所述小車(chē)在傾斜過(guò)程中的實(shí)際運(yùn)行時(shí)間和實(shí)際傾斜角度；
5223、根據(jù)如下公式(d)
VI= (In-Inx) / (Tn-Tnx)(d)
公式(d)中1η為下一步傾斜角度參數(shù)，Tn為下一步時(shí)間參數(shù) Inx為實(shí)際傾斜角度，Tnx為實(shí)際運(yùn)行時(shí)間
5224、所述可編程控制器計(jì)算出所述小車(chē)將要傾斜的角速度VI。一種多自由度軌道小車(chē)速度控制跟蹤系統(tǒng)，其特征在于，包括可編程控制器，輸入檢測(cè)單元和伺服輸出控制單元，所述可編程控制器分別與所述輸入檢測(cè)單元和伺服輸出控制單元連接，所述可編程控制器用于計(jì)算所采集的當(dāng)前小車(chē)運(yùn)行參數(shù)與預(yù)先設(shè)定的運(yùn)行軌跡目標(biāo)參數(shù)之間的差值，按比例輸出電壓值給所述伺服輸出控制單元；輸入檢測(cè)單元用于傳送所述小車(chē)行走時(shí)的不同狀態(tài)信號(hào)至所述可編程控制器；所述伺服輸出控制單元用于根據(jù)所述可編程控制器實(shí)時(shí)校正后的不同控制命令，控制所述小車(chē)馬達(dá)速度實(shí)現(xiàn)所述小車(chē)快速跟蹤。本發(fā) 明的有益效果為本發(fā)明所提供的一種多自由度軌道小車(chē)速度控制跟蹤系統(tǒng)和方法，由于對(duì)小車(chē)的控制不是通過(guò)現(xiàn)有技術(shù)的上位機(jī)發(fā)出控制指令，而是直接將運(yùn)行軌跡技術(shù)參數(shù)文擋生成為PCL所能識(shí)別的技術(shù)參數(shù)，編制PLC算法程序，通過(guò)執(zhí)行PLC執(zhí)行算法程序，對(duì)小車(chē)的運(yùn)行速度做出及時(shí)的跟蹤處理；由于小車(chē)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中算法、執(zhí)行動(dòng)作全部由PLC完成，且PLC處理速度相當(dāng)快，可實(shí)現(xiàn)及時(shí)準(zhǔn)確的控制小車(chē)運(yùn)行，小車(chē)達(dá)到理想運(yùn)動(dòng)軌跡。


圖1是本發(fā)明簡(jiǎn)化系統(tǒng)控制框圖； 圖2為本發(fā)明控制方法流程框圖3為本發(fā)明小車(chē)行走時(shí)的位置關(guān)系簡(jiǎn)圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供了一種多自由度軌道小車(chē)的速度控制跟蹤方法和系統(tǒng)，為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚、明確，以下參照附圖并舉實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。為了解決現(xiàn)有技術(shù)中所存在的系統(tǒng)控制時(shí)所發(fā)生的通迅時(shí)間延遲，不能對(duì)小車(chē)快速跟蹤控制的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種多自由度軌道小車(chē)的速度控制跟蹤方法和系統(tǒng)，本發(fā)明的核心思想為直接將運(yùn)行軌跡技術(shù)參數(shù)文擋生成為PLC所能識(shí)別的技術(shù)參數(shù)，并保存在PLC存儲(chǔ)單元內(nèi)，通過(guò)PLC內(nèi)部的CPU編制小車(chē)運(yùn)行時(shí)行走距離、旋轉(zhuǎn)角度和傾斜角度的PLC算法程序，小車(chē)啟動(dòng)后，PLC根據(jù)傳感器檢測(cè)軌道位置信號(hào)并執(zhí)行不同的算法程序， 根據(jù)存儲(chǔ)單元內(nèi)保存的預(yù)定運(yùn)行軌跡參數(shù)，實(shí)時(shí)計(jì)算出小車(chē)運(yùn)行時(shí)實(shí)際運(yùn)行參數(shù)與目標(biāo)參數(shù)(即為預(yù)先設(shè)定的運(yùn)行軌跡目標(biāo)參數(shù))之間的差值，按比例輸出電壓值給小車(chē)伺服輸出控制單元，控制小車(chē)馬達(dá)速度來(lái)實(shí)現(xiàn)小車(chē)快速跟蹤，達(dá)到理想運(yùn)動(dòng)軌跡。根據(jù)上面所述的設(shè)計(jì)思想，結(jié)合附圖1對(duì)本發(fā)明的系統(tǒng)做進(jìn)一步的描述，本發(fā)明的小車(chē)速度控制跟蹤系統(tǒng)，包括PLC可編程控制器100，分別與輸入檢測(cè)單元200和伺服輸出控制單元300相連接，其中PLC可編程控制器100用于將技術(shù)參數(shù)文檔數(shù)據(jù)保存在存儲(chǔ)單元內(nèi)，預(yù)先設(shè)定運(yùn)行軌跡參數(shù)，編制PLC算法程序，并采集由輸入檢測(cè)單元200送來(lái)的狀態(tài)或數(shù)據(jù)信號(hào)，CPU根據(jù)保存在存儲(chǔ)單元內(nèi)的預(yù)定運(yùn)行軌跡參數(shù)對(duì)采集來(lái)的不同狀態(tài)的參數(shù)信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算，校正和處理，并發(fā)出命令通過(guò)輸出單元至伺服輸出控制單元300，控制小車(chē)馬達(dá)的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)行中的小車(chē)進(jìn)行跟蹤處理；PLC可編程控制器100主要包括輸入單元101，中央處理器CPU 102、存儲(chǔ)單元103和輸出單元104，輸入單元101通過(guò)接口與輸入檢測(cè)單元200相連，用于接收小車(chē)的狀態(tài)或數(shù)據(jù)信號(hào)；中央處理器CPU 102，用于按PLC 的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲(chǔ)用戶(hù)程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集有輸入單元送來(lái)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)信號(hào)，并根據(jù)保存在存儲(chǔ)單元103內(nèi)的預(yù)定運(yùn)行軌跡參數(shù)對(duì)采集來(lái)的不同狀態(tài)的參數(shù)信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算，發(fā)出相應(yīng)的控制指令通過(guò)輸出單元104去指揮相關(guān)的控制電路。輸入檢測(cè)單元200被設(shè)置在小車(chē)上，輸入檢測(cè)單元200分別包括三個(gè)檢測(cè)部件(包括行走檢測(cè)、旋轉(zhuǎn)檢測(cè)和傾斜檢測(cè))，輸入檢測(cè)單元200用于根據(jù)設(shè)置在不同位置的檢測(cè)器件將小車(chē)運(yùn)行時(shí)的不同狀態(tài)信號(hào)(包括行走檢測(cè)、旋轉(zhuǎn)檢測(cè)和傾斜檢測(cè)等信號(hào))通過(guò)輸入單元101傳送至PLC可編程控制器100內(nèi)。伺服輸出控制單元300與PLC可編程控制器100 的輸出單元104相連，當(dāng)PLC可編程控制器100通過(guò)輸出單元104將實(shí)時(shí)校正后的不同控制命令，按比例輸出電壓值給小車(chē)伺服輸出控制單元300，控制小車(chē)的馬達(dá)速度來(lái)實(shí)現(xiàn)小車(chē)快速跟蹤，達(dá)到理想運(yùn)動(dòng)軌跡。 下面結(jié)合附圖2和附圖3對(duì)本發(fā)明的小車(chē)速度控制跟蹤方法做進(jìn)一步詳細(xì)的描述，如2所示為控制方法流程框圖，本發(fā)明的控制方法步驟主要包括如下描述 Si、預(yù)先設(shè)置小車(chē) 運(yùn)行軌道參數(shù)，并存入PLC存儲(chǔ)單元內(nèi)；
其中，設(shè)置小車(chē)運(yùn)行軌道參數(shù)是根據(jù)小車(chē)運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)各種情節(jié)，由工程人員生成一個(gè)運(yùn)行軌跡技術(shù)參數(shù)文擋(如表1)，該文檔以秒為單位，列出每一秒行走距離，旋轉(zhuǎn)角度，傾斜角度等(在車(chē)輛行使過(guò)程中，車(chē)輛傾斜角度為0，或者程序根本就不考慮傾斜角度問(wèn)題；而在停止?fàn)顟B(tài)時(shí)，車(chē)輛的傾斜角度是控制車(chē)廂做符合影片要求的動(dòng)作) 表權(quán)利要求
1.一種多自由度軌道小車(chē)速度控制跟蹤方法，其特征在于，包括如下步驟A、預(yù)先設(shè)定運(yùn)行軌跡目標(biāo)參數(shù)，將所述運(yùn)行軌跡目標(biāo)參數(shù)并保存在可編程控制器的存儲(chǔ)單元內(nèi)；B、編制所述可編程控制器的算法程序；C、小車(chē)啟動(dòng)時(shí)，所述可編程控制器采集由輸入檢測(cè)單元送來(lái)的狀態(tài)或數(shù)據(jù)信號(hào)，所述可編程控制器根據(jù)所述預(yù)定運(yùn)行軌跡目標(biāo)參數(shù)，實(shí)時(shí)計(jì)算出所述小車(chē)運(yùn)行時(shí)實(shí)際運(yùn)行參數(shù)與所述目標(biāo)參數(shù)之間差值；D、根據(jù)所述差值，按比例輸出電壓值給所述小車(chē)伺服輸出控制單元，控制所述小車(chē)馬達(dá)速度來(lái)實(shí)現(xiàn)小車(chē)快速跟蹤。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小車(chē)速度控制跟蹤方法，其特征在于，所述步驟A具體處理為生成一個(gè)運(yùn)行軌跡技術(shù)參數(shù)文擋，所述文檔時(shí)間以秒為單位，并列出每一秒所述小車(chē)的行走距離，旋轉(zhuǎn)角度和傾斜角度的運(yùn)行軌跡目標(biāo)參數(shù)，根據(jù)所述技術(shù)參數(shù)文檔，生成所述可編程控制器可識(shí)別的技術(shù)參數(shù)，并保存在所述存儲(chǔ)單元內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小車(chē)速度控制跟蹤方法，其特征在于，所述可編程控制器的算法程序包括小車(chē)運(yùn)行時(shí)行走距離算法程序、旋轉(zhuǎn)角度算法程序和傾斜角度算法程序。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的小車(chē)速度控制跟蹤方法，其特征在于，所述算法程序或直接寫(xiě)入可編程控制器內(nèi)或由上位機(jī)編制后一次性寫(xiě)入至所述可編程控制器的存儲(chǔ)單元內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的小車(chē)速度控制跟蹤方法，其特征在于，所述小車(chē)運(yùn)行時(shí)行走距離算法程序具體包括如下步驟設(shè)定所述可編程控制器每1秒鐘讀取所述存儲(chǔ)單元內(nèi)數(shù)據(jù)區(qū)中下一步運(yùn)行距離和運(yùn)行時(shí)間參數(shù)；檢測(cè)所述小車(chē)在行走過(guò)程中的實(shí)際運(yùn)行時(shí)間和實(shí)際運(yùn)行距離； 根據(jù)如下公式(a):V = (Sn-Snx)/(Tn-Tnx)(a)其中，Sn為下一步距離參數(shù)，Tn為下一步時(shí)間參數(shù) Snx為實(shí)際運(yùn)行距離，Tnx為實(shí)際運(yùn)行時(shí)間所述可編程控制器計(jì)算出所述小車(chē)將要的運(yùn)行速度V。
6.根據(jù)權(quán)利要求6所述的小車(chē)速度控制跟蹤方法，其特征在于，所述實(shí)際運(yùn)行距離Snx 通過(guò)如下公式(b)計(jì)算得到Snx = nXA(b)其中n為所述小車(chē)行走的橫梁數(shù)，A為相鄰兩個(gè)橫梁間的間距。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的小車(chē)速度控制跟蹤方法，其特征在于，所述小車(chē)運(yùn)行時(shí)旋轉(zhuǎn)角度算法程序具體包括如下步驟所述可編程控制器預(yù)先設(shè)定每1秒讀取所述存儲(chǔ)單元內(nèi)數(shù)據(jù)區(qū)中下一步旋轉(zhuǎn)角度和時(shí)間參數(shù)；檢測(cè)所述小車(chē)在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中的實(shí)際運(yùn)行時(shí)間和實(shí)際旋轉(zhuǎn)角度； 根據(jù)如下公式(C):VR = (Rn-Rnx) / (Tn-Tnx)(c)其中Rn為下一步旋轉(zhuǎn)角度參數(shù)，Tn為下一步時(shí)間參數(shù)Rnx為實(shí)際旋轉(zhuǎn)角度，Tnx為實(shí)際運(yùn)行時(shí)間所述可編程控制器計(jì)算出所述小車(chē)將要旋轉(zhuǎn)的角速度VR。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的小車(chē)速度控制跟蹤方法，其特征在于，所述小車(chē)運(yùn)行時(shí)傾斜角度算法程序具體包括如下步驟所述可編程控制器預(yù)先設(shè)定每1秒讀取存儲(chǔ)單元內(nèi)內(nèi)數(shù)據(jù)區(qū)中下一步傾斜角度和時(shí)間參數(shù)；檢測(cè)所述小車(chē)在傾斜過(guò)程中的實(shí)際運(yùn)行時(shí)間和實(shí)際傾斜角度； 根據(jù)如下公式(d):VI = (In-Inx) / (Tn-Tnx)(d)其中1η為下一步傾斜角度參數(shù)，Tn為下一步時(shí)間參數(shù) Inx為實(shí)際傾斜角度，Tnx為實(shí)際運(yùn)行時(shí)間所述可編程控制器計(jì)算出所述小車(chē)將要傾斜的角速度VI。
9.一種多自由度軌道小車(chē)速度控制跟蹤系統(tǒng)，其特征在于，包括可編程控制器，輸入檢測(cè)單元和伺服輸出控制單元，所述可編程控制器分別與所述輸入檢測(cè)單元和伺服輸出控制單元連接，其中，所述輸入檢測(cè)單元用于傳送所述小車(chē)行走時(shí)的不同狀態(tài)信號(hào)至所述可編程控制器； 所述可編程控制器用于計(jì)算所采集的當(dāng)前小車(chē)運(yùn)行參數(shù)與預(yù)先設(shè)定的運(yùn)行軌跡目標(biāo)參數(shù)之間的差值，按比例輸出電壓值給所述伺服輸出控制單元；所述伺服輸出控制單元用于根據(jù)所述可編程控制器實(shí)時(shí)校正后的不同控制命令，控制所述小車(chē)馬達(dá)速度實(shí)現(xiàn)所述小車(chē)快速跟蹤。
全文摘要
本發(fā)明屬于機(jī)動(dòng)游樂(lè)設(shè)施領(lǐng)域，提供了一種多自由度軌道小車(chē)的速度控制跟蹤系統(tǒng)和方法，包括將運(yùn)行軌跡技術(shù)參數(shù)文擋生成為PLC所能識(shí)別的技術(shù)參數(shù)，并保存在PLC存儲(chǔ)單元內(nèi)，通過(guò)PLC內(nèi)部的CPU編制小車(chē)運(yùn)行時(shí)行走距離、旋轉(zhuǎn)角度和傾斜角度的PLC算法程序，小車(chē)啟動(dòng)后，PLC根據(jù)傳感器檢測(cè)軌道位置信號(hào)，執(zhí)行不同的算法程序，并根據(jù)存儲(chǔ)單元內(nèi)保存的預(yù)定運(yùn)行軌跡目標(biāo)參數(shù)，實(shí)時(shí)計(jì)算出小車(chē)運(yùn)行時(shí)實(shí)際運(yùn)行參數(shù)與目標(biāo)參數(shù)之間的差值，按比例輸出電壓值給小車(chē)伺服輸出控制單元，控制小車(chē)馬達(dá)速度來(lái)實(shí)現(xiàn)小車(chē)快速跟蹤，達(dá)到理想運(yùn)動(dòng)軌跡。
文檔編號(hào)G05D1/02GK102385385SQ20111027142
公開(kāi)日2012年3月21日 申請(qǐng)日期2011年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月14日
發(fā)明者張志彬, 楊兵, 章樂(lè)平 申請(qǐng)人:深圳市遠(yuǎn)望淦拓科技有限公司