一种消除四点支撑机电式车载平台虚腿的系统及方法
【专利摘要】本发明公开了一种消除四点支撑机电式车载平台虚腿的系统及方法，该消除四点支撑机电式车载平台虚腿的方法包括：采集平台水平倾角值，然后控制器驱动电机使支腿伸长某个小位移量，将支腿支撑点的平台坐标转化到支腿伸长之前的平台坐标系中，比较支撑点坐标和支腿伸长量的关系，然后按照依次检测各个支腿是否存在虚腿问题，并将虚腿消除，该消除四点支撑机电式车载平台虚腿的系统包括：车载平台、水平倾角传感器、滤波模块、水平倾角采样模块、RS232转RS485模块、控制器、电机驱动模块、电机、执行模块。本发明在现有平台结构和机械特性不变情况下，直接通过控制程序来消除虚腿，降低了系统开发成本和生产成本。
【专利说明】一种消除四点支撑机电式车载平台虚腿的系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明属于四点支撑机电式车载【技术领域】，尤其涉及一种消除四点支撑机电式车载平台虚腿的系统及方法。
【背景技术】
[0002]机电式车载平台自动调平系统产生的“虚腿”问题是不容忽视的，目前有以下几种消除“虚腿”的方法:
[0003](1)在车载平台载荷分布较为均匀且位于平台几何中心处时，可以将车载平台上的载荷作为负反馈，自动消除“虚腿”。但是实际上，车载平台载荷的分布常常会受到元件布置以及其它外部条件的干扰，不一定满足载荷均匀分布且位于平台几何中心的要求。
[0004](2)在车载平台完成调平后，逐次伸长各个支腿一小位移量，通过检测平台倾角值的变化情况，判定该支腿是否为“虚腿”。若存在“虚腿”现象，该支腿继续伸长直至平台倾角值大于阈值，然后让支腿缩短相应微小距离，以便保持平台水平坐标不发生改变；若不是“虚腿”，平台倾角值变化大于阈值，同样让支腿缩短相应微小距离。这种方法的好处是不需要额外添加硬件来检测是否存在“虚腿”，使得系统结构简单，降低了开发成本。但是这种方法也有致命的缺点:在确定水平倾角变化的阈值时往往凭借多次试验或者根据经验，有很大的随意性，且一旦平台的结构发生改变，又需做大量的工作确定水平倾角变化的阈值。
[0005](3)在电机中加装电流传感器，通过电机电流的大小判定支腿是否为“虚腿”。在电机驱动支腿运动时，若电机负载小，对应电流小，说明相应支腿为“虚腿”，通过电流大小的改变可以判定和消除“虚腿”。这种方法不会改变系统的机械结构，但增加了电流传感器及控制系统的复杂程度，进而影响控制方法的实现。
[0006](4)在平台支腿上加装压力传感器。这种方法是通过支腿受力大小来检测各个支腿是否为“虚腿”，在调平时平台支腿一直伸长。若压力传感器得到的支腿压力大于阈值，说明该支腿不是“虚腿”;若小于阈值，说明是“虚腿”。但是这种方案也存在缺点:增加了力传感器并随着力传感器使用年限的增加，灵敏度和精度都会下降，且增加了系统开发成本。
[0007](5)支腿上加装位移传感器。这种方法是比较通过各个支腿之间位移信号值得出是否存在“虚腿”，并判定是哪个支腿为“虚腿”。然后控制器输出控制信号，驱动电机使各个支腿位移信号值趋于一致，从而消除“虚腿”。该方法编程容易，易于实现，但位移传感器不方便布置，同时也增加了系统的复杂程度。
【发明内容】
[0008]本发明实施例的目的在于提供一种消除四点支撑机电式车载平台虚腿的系统及方法，旨在解决现有的消除虚腿的系统操作复杂，开发成本高的问题。
[0009]本发明实施例是这样实现的，一种消除四点支撑机电式车载平台虚腿方法，该消除四点支撑机电式车载平台虚腿方法包括以下步骤:
[0010]步骤一,采集平台水平角度；[0011]步骤二，滤波处理；
[0012]步骤三，输出设定形成的脉冲信号；
[0013]步骤四，计算当前运动i支腿是否大于阀值，大于阀值则执行步骤五；小于阀值则执行步骤一；
[0014]步骤五，控制器输出相同行程的反向脉冲信号；
[0015]步骤六，退出循环；判定i + Ι支腿是否为虚腿；
[0016]具体的方法为:
[0017]首先用水平倾角采样模块采集平台水平倾角值，然后控制器驱动电机使支腿伸长某个小位移量，并将此时支腿支撑点的平台坐标转化到支腿伸长之前的平台坐标系中，理想状态下，如若经过坐标变换后的支撑点坐标大于等于支腿伸长量，说明该支腿不是虚腿，为避免平台支腿间耦合，还需将该支腿缩短等量的小位移量，然后按照依次检测各个支腿是否存在虚腿问题，并将虚腿消除。
[0018]本发明实施例的另一目的在于提供一种消除四点支撑机电式车载平台虚腿的系统，该消除四点支撑机电式车载平台虚腿的系统包括:车载平台、水平倾角传感器、滤波模块、水平倾角米样模块、RS232转RS485模块、控制器、电机驱动模块、电机、执行模块；
[0019]水平倾角传感器、滤波模块、水平倾角采样模块和执行模块的电源来自车载平台，RS232转RS485模块、电机驱动模块和电机的电源来自控制器；
[0020]水平倾角传感器，与连接车载平台连接，用于测量车载平台的水平倾角；
[0021]滤波模块，与水平倾角传感器连接，采用的是中值滤波法，用于实现采集数据精度的提闻;
[0022]水平倾角采样模块，与滤波模块连接，用于实时采集车载平台支腿的水平倾角数据，接收水平倾角传感器测量的车载平台水平倾角；
[0023]RS232转RS485模块，与水平倾角采样模块连接，用于实现采集信号RS23到RS485的转换；
[0024]控制器，与RS232转RS485模块连接，接收RS232转RS485模块转换的信号，用于实现系统对四点支撑机电式车载平台是否存在虚腿的判定和消除虚腿；
[0025]电机驱动模块，与控制器连接，用于实现控制器对电机旋转角度的设定和旋转方向的设定，控制器通过输出一定频率的脉冲信号和输出高低电平即可驱动步进电机旋转和改变电机旋转方向；
[0026]电机，与电机驱动模块连接，用于接收电机驱动模块的旋转角度和旋转方法的指令；
[0027]执行模块，与电机连接，用于根据电机的旋转，实现对车载平台支腿的调节。
[0028]进一步，控制器可以是嵌入式系统开发板或数字信号处理器。
[0029]进一步，电机可以是步进电机，也可以是伺服电机。
[0030]进一步，执行模块可以是螺旋丝杆机构，也可以是滚珠丝杆机构。
[0031]进一步，水平倾角采集模块的工作流程为:
[0032]步骤一，进入数据采样模块，判断FrameFlagRx=0 ；
[0033]步骤二，启动CPU定时器；
[0034]步骤三，CPU定时器周期中断，判断FrameFlagRx=0,执行步骤六；判断FrameFlagRx=l,执行步骤四；
[0035]步骤四，读取接收的数据FrameFlagRx=0 ；
[0036]步骤五，采集10组数据；若采集到数据，则终止CPU定时器，采集数据结束；若采集不到数据，则返回步骤二；
[0037]步骤六，使能SCI发送数据中断；
[0038]步骤七，发送数据，终止CPU定时器；
[0039]步骤八，等到从机发送数据；
[0040]步骤九，接收中断标志位RXFFINT被置位；
[0041]步骤十，进入接收中断函数FrameFlagRx=l,返回步骤二。
[0042]本发明提供的消除四点支撑机电式车载平台虚腿的系统及方法，首先采集平台水平倾角值，然后控制器驱动电机使支腿伸长某个小位移量，并将此时该支腿支撑点的平台坐标转化到支腿伸长之前的平台坐标系中，理想状态下，如若经过坐标变换后的支撑点坐标大于等于支腿伸长量，说明该支腿不是虚腿，为避免平台支腿间耦合，还需将该支腿缩短等量的小位移量，然后按照依次检测各个支腿是否存在虚腿问题，并将虚腿消除。本发明在现有平台结构和机械特性不变情况下，直接通过控制程序来消除虚腿，达到了降低了系统开发成本和生产成本的目的。本发明可以迅速判定四点支撑车在平台是否存在虚腿，若存在虚腿现象，系统会很快将虚腿现象消除。
【专利附图】
【附图说明】
[0043]图1是本发明实施例提供的消除四点支撑机电式车载平台虚腿的系统结构示意图；
[0044]图中:1、车载平台；2、水平倾角传感器；3、滤波模块；4、水平倾角采样模块；5、RS232转RS485模块；6、控制器；7、电机驱动模块；8、电机；9、执行模块；
[0045]图2是本发明实施例提供的水平倾角采集模块的流程图；
[0046]图3是本发明实施例提供的消除四点支撑机电式车载平台虚腿方法的流程图。
【具体实施方式】
[0047]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0048]下面结合附图及具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。
[0049]如图1所示，本发明实施例的消除四点支撑机电式车载平台虚腿的系统主要由:车载平台1、水平倾角传感器2、滤波模块3、水平倾角采样模块4、RS23转RS485模块5、控制器6、电机驱动模块7、电机8、执行模块9组成；水平倾角传感器2、滤波模块3、水平倾角采样模块4和执行模块9的电源来自车载平台1，RS23转RS485模块5、电机驱动模块7和电机8的电源来自控制器6 ;
[0050]水平倾角传感器2，安装在车载平台1上，用于测量车载平台1的水平倾角；
[0051]滤波模块3，与水平倾角传感器2连接，采用的是中值滤波法，用于实现采集数据精度的提闻;[0052]水平倾角采样模块4，与滤波模块3连接，用于实时采集车载平台1的水平倾角数据，接收水平倾角传感器2测量的车载平台1水平倾角；
[0053]RS232转RS485模块5，与水平倾角采样模块4连接，用于实现采集信号RS232到RS485的转换；
[0054]控制器6，与RS232转RS485模块5连接，接收RS232转RS485模块5转换的信号，用于实现系统对四点支撑机电式车载平台是否存在虚腿的判定和消除虚腿；
[0055]电机驱动模块7，与控制器6连接，用于实现控制器1对电机8旋转角度的设定和旋转方向的设定，控制器1通过输出一定频率的脉冲信号和输出高低电平即可驱动步进电机旋转和改变电机旋转方向；
[0056]电机8，与电机驱动模块7连接，用于接收电机驱动模块7的旋转角度和旋转方法的指令；
[0057]执行模块9，与电机8连接，用于根据电机8的旋转，实现对车载平台1支腿的调节;
[0058]控制器6可以是嵌入式系统开发板、数字信号处理器(DSP)等，电机8可以是步进电机、也可以是伺服电机，执行模块9可以是螺旋丝杆机构、也可以是滚珠丝杆机构。
[0059]如图2所示，水平倾角采集模块的工作流程为:
[0060]S201:进入数据采样模块，判断FrameFlagRx=0 ；
[0061]S202:启动CPU定时器；
[0062]S203:CPU定时器周期中断，判断FrameFlagRx=0，执行步骤S206 ；判断FrameFlagRx=l,执行步骤 S204 ；
[0063]S204:读取接收的数据 FrameFlagRx=0 ；
[0064]S205:采集10组数据；若采集到数据，则终止CPU定时器，采集数据结束；若采集不到数据，则返回步骤S202;
[0065]S206:使能SCI发送数据中断；
[0066]S207:发送数据，终止CPU定时器；
[0067]S208:等到从机发送数据；
[0068]S209:接收中断标志位RXFFINT被置位；
[0069]S210:进入接收中断函数FrameFlagRx=l,返回步骤S202。
[0070]如图3所示，本发明实施例的消除四点支撑机电式车载平台虚腿方法包括以下步骤:
[0071]S301:采集平台水平角度；
[0072]S302:滤波处理；
[0073]S303:输出设定形成的脉冲信号；
[0074]S304:计算当前运动i支腿是否大于阀值，大于阀值则执行步骤S305 ;小于阀值则执行步骤S301 ；
[0075]S305:控制器输出相同行程的反向脉冲信号；
[0076]S306:退出循环；判定i+Ι支腿是否为虚腿。
[0077]本发明的工作原理为:
[0078]本发明首先用水平倾角采样模块采集平台水平倾角值，然后控制器驱动电机使支腿伸长某个小位移量，并将此时该支腿支撑点的平台坐标转化到支腿伸长之前的平台坐标系中，理想状态下，如若经过坐标变换后的支撑点坐标大于等于支腿伸长量，说明该支腿不是虚腿，为避免平台支腿间耦合，还需将该支腿缩短等量的小位移量，然后按照此方法依次检测各个支腿是否存在虚腿问题，并将虚腿消除。
[0079]本发明的有益效果是:在现有平台结构和机械特性不变情况下，直接通过控制程序来消除虚腿。本发明在现有平台结构和机械特性不变情况下，直接通过控制程序来消除虚腿，达到了降低了系统开发成本和生产成本的目的。通过使用本发明的系统，可以迅速判定四点支撑车在平台是否存在虚腿，若存在虚腿现象，系统会很快将虚腿现象消除。
[0080]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种消除四点支撑机电式车载平台虚腿方法，其特征在于，该消除四点支撑机电式车载平台虚腿方法包括以下步骤: 步骤一，采集平台水平角度； 步骤二，滤波处理； 步骤三，输出设定形成的脉冲信号； 步骤四，计算当前运动i支腿是否大于阀值，大于阀值则执行步骤五；小于阀值则执行步骤一； 步骤五，控制器输出相同行程的反向脉冲信号； 步骤六，退出循环；判定i+Ι支腿是否为虚腿； 具体的方法为: 首先用水平倾角采样模块采集平台水平倾角值，然后控制器驱动电机使支腿伸长某个小位移量，并将此时支腿支撑点的平台坐标转化到支腿伸长之前的平台坐标系中，理想状态下，如若经过坐标变换后的支撑点坐标大于等于支腿伸长量，说明该支腿不是虚腿，为避免平台支腿间耦合，还需将该支腿缩短等量的小位移量，然后按照依次检测各个支腿是否存在虚腿问题，并将虚腿消除。
2.一种消除四点支撑机电式车载平台虚腿的系统，其特征在于，该消除四点支撑机电式车载平台虚腿的系统包括:车载平台、水平倾角传感器、滤波模块、水平倾角采样模块、RS232转RS485模块、控制器、电机驱动模块、电机、执行模块；` 水平倾角传感器、滤波模块、水平倾角采样模块和执行模块的电源来自车载平台，RS232转RS485模块、电机驱动模块和电机的电源来自控制器； 水平倾角传感器，安装在车载平台上，用于测量车载平台的水平倾角； 滤波模块，与水平倾角传感器连接，采用的是中值滤波法，用于实现采集数据精度的提闻; 水平倾角采样模块，与滤波模块连接，用于实时采集车载平台水平倾角数据，接收水平倾角传感器测量的车载平台平倾角； RS232转RS485模块，与水平倾角采样模块连接，用于实现采集信号RS232到RS485的转换； 控制器，与RS232转RS485模块连接，接收RS232转RS485模块转换的信号，用于实现系统对四点支撑机电式车载平台是否存在虚腿的判定和消除虚腿； 电机驱动模块，与控制器连接，用于实现控制器对电机旋转角度的设定和旋转方向的设定，控制器通过输出一定频率的脉冲信号和输出高低电平即可驱动步进电机旋转和改变电机旋转方向； 电机，与电机驱动模块连接，用于接收电机驱动模块的旋转角度和旋转方法的指令； 执行模块，与电机连接，用于根据电机的旋转，实现对车载平台支腿的调节。
3.如权利要求2所述的消除四点支撑机电式车载平台虚腿的系统，其特征在于，控制器可以是嵌入式系统开发板或数字信号处理器。
4.如权利要求2所述的消除四点支撑机电式车载平台虚腿的系统，其特征在于，电机可以是步进电机，也可以是伺服电机。
5.如权利要求2所述的消除四点支撑机电式车载平台虚腿的系统，其特征在于，执行模块可以是螺旋丝杆机构，也可以是滚珠丝杆机构。
6.如权利要求2所述的消除四点支撑机电式车载平台虚腿的系统，其特征在于，水平倾角采集模块的工作流程为: 步骤一，进入数据采样模块，判断FrameFlagRx=0 ； 步骤二，启动CPU定时器； 步骤三,CPU定时器周期中断，判断FrameF 1 agRx=0,执行步骤六；判断FrameF 1 agRx=1,执行步骤四； 步骤四，读取接收的数据FrameFlagRx=0 ； 步骤五，采集10组数据；若采集到数据，则终止CPU定时器，采集数据结束；若采集不到数据，则返回步骤二； 步骤六，使能SCI发送数据中断； 步骤七，发送数据，终止CPU定时器； 步骤八，等到从机发送数据； 步骤九，接收中断标志位RXFFINT被置位； 步骤十，进入接收中断函数FrameF`lagRx=l,返回步骤二。
【文档编号】G05D3/12GK103558870SQ201310577128
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2013年11月18日 优先权日:2013年11月18日
【发明者】陈翀, 张振伟, 唐岚, 焦若冰 申请人:西华大学