各类电机性能比较
驱动电机及其控制系统是座椅平台的核心部分。
论文网http://www.751com.cn/ 它的性能直接影响座椅平台的性能指标。目前,游戏厅的3D游戏所用驱动电机主要有直流电动机、感应电动机、永磁无刷电动机和开关磁阻电动机四类。其电机逐渐由直流向交流发展,直流电动机基本上已经被交流电动机、永磁电动机或开关磁阻电动机所取代。各种电机性能如下图所示。直流电机结构简单,技术成熟,具有交流电动机所不可比拟的优良电磁转矩控制特性。但是,直流电动机价格高、体积和质量大,在游戏领域上的应用受到了限制。
图3-1 各种电机性能图4 结构图4.1设备结构图
游戏座椅是基于伺服系统控制的平台,采用三个电机对座椅进行控制。输入信号为方向盘,刹车,加速,以及游戏的信号。采集信号后,DSP处理器后对电机PI控制,实现旋转的角度,系统进入闭环控制,给定值和反馈信号进行比较,将误差进行放大,判断误差值是否在误差范围之内,当误差在范围内,控制系统对输出不做调整。当误差超出范围,系统将会修改伺服控制器的输入信号。伺服系统的输出信号直接控制异步电机,异步电机扭转的角度。 原文请加辣.文^论,文'网QQ324.9114
图4-1 设备结构图4.2机械框架图
座椅平台的逼真性来源于三个异步电机的协调工作,机械架构上,三个电机分别在座椅平台的前面,左后面,右后面。彼此之间的协调合作,系统将实时动态反映到驾驶者身上,实现真车的离心力,推背,摇晃,颠簸及各种路况下的状态还原,使玩家如身处驾驶舱中,体验赛车运动的视觉和触觉冲击。例如当玩家加速时,后面两个电机将抬高座椅高度,前面电机将降低座椅高度,让玩家有冲刺的感觉。DSP处理器的软件编程也是非常复杂,加速踏板和刹车踏板踏力的程度以及方向盘旋转的角度都会直接影响到电机扭转的角度,以致于座椅的变化更加多样化,赛车游戏更加真实,逼真。
图4-2机械结构图4.3系统流程图
三相电机的控制电路设计为双闭环电路,内环为电流检测,三相电流通过霍尔传感器传给处理器,在保证电流稳定的情况下,才到外环的速度和角度检测。图4-3系统流程图
5 硬件设计
5.1处理器
本次毕业设计,采取的核心处理器为飞思卡尔的56F8000E系列,主要特点为:
1) 关键部分采用双哈佛结构,支持并行处理 ;
2) 在 80 MHz 时钟频率下可达到 40 MIPS的指令执行速度 ;
3) 单指令周期可以完成 16 位× 16 位的并行乘-加运算 ;
4) 支持 15 种不同的寻址方式 ;
5) 具有两个带有扩展位的 36 位累加器 ;
6) 支持 16 位双向循环移位 ;
7) 支持可由用户灵活定义的多级中断优先级 ;
8) 具有 3 条内部地址总线和 1 条外部地址总线 ;
9) 具有 4 条内部数据总线和 1 条外部数据总线 ;
10)支持 DSP 和 MCU 两种功能风格的指令系统 ;
11)寻址方式类似 MCU 风格,指令代码简洁易学 ;
12)高效的 C 编译器,支持局部变量 ;
13)支持软件子程序,中断堆栈空间仅由存储器空间大小决定 ;
14)JTAG/OnCE 程序调试接口,允许在系统设计过程中随时进行调试,并可对软件进行实时调试;
15)支持位操作 ;
16)支持硬件 DO 和 REP 循环指令 ;
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