一種位置自校準(zhǔn)的升降舞臺(tái)控制系統(tǒng)及控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于舞臺(tái)控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其是設(shè)及一種舞臺(tái)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可預(yù)設(shè)、位置狀態(tài) 可自我校準(zhǔn)控制的位置自校準(zhǔn)的升降舞臺(tái)控制系統(tǒng)及控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有的各類升降舞臺(tái)通常采用PLC集中控制電機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)舞臺(tái)運(yùn)行，在演出期間， 采用設(shè)定PC程序或者演出后場(chǎng)工人手動(dòng)來(lái)控制升降舞臺(tái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，在實(shí)現(xiàn)方法上憑個(gè) 人經(jīng)驗(yàn)操作，造成控制的準(zhǔn)確性差，在升降舞臺(tái)位置狀態(tài)實(shí)現(xiàn)上無(wú)法達(dá)到預(yù)設(shè)目標(biāo)，也無(wú)法 實(shí)現(xiàn)一些藝術(shù)表現(xiàn)力較高的舞臺(tái)動(dòng)作；在舞臺(tái)實(shí)時(shí)狀態(tài)控制上，傳統(tǒng)升降臺(tái)只單向?qū)崿F(xiàn)主 控系統(tǒng)對(duì)升降舞臺(tái)的運(yùn)動(dòng)控制，雖然部分舞臺(tái)具有實(shí)時(shí)狀態(tài)數(shù)據(jù)的檢測(cè)與管理，但缺乏對(duì) 舞臺(tái)實(shí)時(shí)狀態(tài)數(shù)據(jù)的運(yùn)用和再反饋控制，不能實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)在線控制功能，無(wú)法滿足現(xiàn)有 多彩演出藝術(shù)需求。
[0003] 中國(guó)專利申請(qǐng)公開號(hào)；103191569A，申請(qǐng)公開日2013年7月10日，公開了一種舞 臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)。壓力感測(cè)裝置用于感測(cè)處于其上的物體的壓力，在所感測(cè)到的壓力從低于第 一預(yù)定壓力值上升到高于第二預(yù)定壓力值時(shí)向所述控制單元發(fā)送包括反饋信號(hào)、識(shí)別號(hào)W 及發(fā)送反饋信號(hào)的時(shí)間的組合信號(hào)；控制單元在從所述多個(gè)壓力感測(cè)裝置之一接收到包括 反饋信號(hào)、識(shí)別號(hào)W及發(fā)送反饋信號(hào)的時(shí)間的組合信號(hào)時(shí)，將組合信號(hào)保存在所述數(shù)據(jù)庫(kù) 單元中；數(shù)據(jù)庫(kù)單元用于存儲(chǔ)從所述控制單元接收到的組合信號(hào)，并且存儲(chǔ)了與所述多個(gè) 壓力感測(cè)裝置的識(shí)別號(hào)相關(guān)聯(lián)的所述多個(gè)壓力感測(cè)裝置在舞臺(tái)上的位置信息；所述控制單 元用于從所述數(shù)據(jù)庫(kù)單元提取組合信號(hào)、W及位置信息，在所述顯示單元顯示舞臺(tái)上的人 員的當(dāng)前。該發(fā)明部分具有舞臺(tái)實(shí)時(shí)狀態(tài)數(shù)據(jù)的檢測(cè)和管理功能，并進(jìn)行了顯示，但缺乏對(duì) 實(shí)時(shí)狀態(tài)數(shù)據(jù)的再反饋控制功能。
[0004] 中國(guó)專利申請(qǐng)公開號(hào)；104155907A，申請(qǐng)公開日2014年11月19日，公開一種演唱 會(huì)互動(dòng)升降舞臺(tái)，包括一個(gè)或多個(gè)連接互聯(lián)網(wǎng)的可升降舞臺(tái)控制器和觀眾使用的網(wǎng)絡(luò)控制 終端，觀看演唱會(huì)的觀眾能夠通過(guò)網(wǎng)絡(luò)控制終端按一人一票制或付費(fèi)等條件選擇踩、頂操 作，可升降舞臺(tái)控制器根據(jù)頂、踩統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)控制舞臺(tái)的升降；網(wǎng)絡(luò)控制終端包括手機(jī)、無(wú)線 控制終端或點(diǎn)歌系統(tǒng)。本發(fā)明只是實(shí)現(xiàn)通過(guò)終端控制信號(hào)單向?qū)崿F(xiàn)升降舞臺(tái)運(yùn)動(dòng)的功能， 而缺乏舞臺(tái)實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)測(cè)和反饋，無(wú)法真正實(shí)現(xiàn)升降臺(tái)精確運(yùn)動(dòng)位置控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的發(fā)明目的是為了克服現(xiàn)有升降舞臺(tái)中實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)位置狀態(tài)監(jiān)測(cè)和反饋缺 乏、無(wú)法精確運(yùn)動(dòng)位置控制的不足，提供了一種升降舞臺(tái)運(yùn)動(dòng)位置實(shí)時(shí)狀態(tài)可監(jiān)測(cè)、運(yùn)動(dòng)目 標(biāo)可在線控制的位置自校準(zhǔn)的升降舞臺(tái)控制系統(tǒng)及控制方法。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用W下技術(shù)方案： 一種位置自校準(zhǔn)的升降舞臺(tái)控制系統(tǒng)，包括主控制系統(tǒng)，若干電機(jī)執(zhí)行單元，與電機(jī)執(zhí) 行單元數(shù)量相同的升降臺(tái)，位置狀態(tài)生成系統(tǒng)，實(shí)時(shí)狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)等；其中主控制系統(tǒng)包含位 置控制信號(hào)處理單元和PLC控制系統(tǒng)；每個(gè)升降臺(tái)上設(shè)有一個(gè)位置傳感器和轉(zhuǎn)速傳感器， 分別通過(guò)信號(hào)放大器與PLC控制系統(tǒng)和實(shí)時(shí)狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)連接；實(shí)時(shí)狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)與位置狀態(tài) 生成系統(tǒng)連接；位置狀態(tài)生成系統(tǒng)與主控制系統(tǒng)中的位置控制信號(hào)處理單元連接；在位置 狀態(tài)生成系統(tǒng)上設(shè)有狀態(tài)控制觸摸屏。
[0007] 本發(fā)明中，設(shè)于每個(gè)升降臺(tái)中的位置傳感器和轉(zhuǎn)速傳感器可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)升降臺(tái)運(yùn)行 速度和位置狀態(tài)信號(hào)，所有信號(hào)經(jīng)過(guò)信號(hào)放大器為實(shí)時(shí)狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并 為PLC控制系統(tǒng)提供反饋控制信號(hào)。
[0008] 所述中的位置狀態(tài)生成系統(tǒng)，具有預(yù)設(shè)運(yùn)動(dòng)下升降舞臺(tái)位置狀態(tài)生成功能、實(shí)時(shí) 運(yùn)動(dòng)下升降舞臺(tái)位置狀態(tài)生成功能，可根據(jù)舞美設(shè)計(jì)需求，通過(guò)繪制運(yùn)動(dòng)曲線，自動(dòng)生成升 降舞臺(tái)預(yù)設(shè)位置狀態(tài)控制信號(hào)；可根據(jù)實(shí)際升降臺(tái)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，自動(dòng)生成升降舞臺(tái)實(shí)時(shí)位置 狀態(tài)控制信號(hào)；W上兩信號(hào)均通過(guò)導(dǎo)線直接輸入主控系統(tǒng)中的位置控制信號(hào)處理單元，并 通過(guò)PLC控制系統(tǒng)和電機(jī)執(zhí)行單元，實(shí)現(xiàn)升降舞臺(tái)目標(biāo)位置運(yùn)動(dòng)控制。
[0009] 所述中的實(shí)時(shí)狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)在位置狀態(tài)生成系統(tǒng)中，可實(shí)時(shí)將升降臺(tái)當(dāng)前位置、速 度等狀態(tài)信息存儲(chǔ)，并通過(guò)位置狀態(tài)生成系統(tǒng)，自動(dòng)生成升降臺(tái)實(shí)時(shí)位置狀態(tài)運(yùn)動(dòng)曲線。
[0010] 所述中的位置控制信號(hào)處理單元，為本發(fā)明中的核屯、控制單元，設(shè)有比較器和ARM 控制器電路；運(yùn)用一種可自動(dòng)校準(zhǔn)控制的升降臺(tái)位置狀態(tài)控制算法，通過(guò)預(yù)設(shè)位置信號(hào)和 實(shí)時(shí)位置信號(hào)輸入差值比較，并選用PID控制算法處理，實(shí)現(xiàn)升降舞臺(tái)的精確位置控制，達(dá) 到預(yù)設(shè)舞臺(tái)運(yùn)動(dòng)藝術(shù)表現(xiàn)需求。
[0011] 狀態(tài)控制觸摸屏可對(duì)預(yù)算位置狀態(tài)進(jìn)行手動(dòng)輸入，并顯示升降臺(tái)各類位置狀態(tài)運(yùn) 動(dòng)曲線，顯示升降臺(tái)實(shí)時(shí)狀態(tài)情況。
[0012] 本發(fā)明中作為創(chuàng)新點(diǎn)的位置狀態(tài)生成系統(tǒng)、實(shí)時(shí)狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)W及位置控制信號(hào)處 理單元均為ARM嵌入式系統(tǒng)構(gòu)成，硬件構(gòu)成簡(jiǎn)單，可在現(xiàn)有升降舞臺(tái)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，無(wú) 需增加過(guò)多的額外成本；可W實(shí)現(xiàn)舞臺(tái)在預(yù)設(shè)位置和實(shí)時(shí)位置狀態(tài)下的精確定位控制，保 證舞臺(tái)運(yùn)行中的最佳藝術(shù)表現(xiàn)需求。
[0013] 作為優(yōu)選，所述位置狀態(tài)生成系統(tǒng)和位置控制信號(hào)處理單元均分別由ARM10控制 器構(gòu)成，轉(zhuǎn)速傳感器和位置傳感器通過(guò)信號(hào)放大器與PLC主控制器和實(shí)時(shí)狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn) 電路電連接， ARM控制巧片具有體積小、低功耗、低成本、高性能；支持化umb (16位）/ARM (32位） 雙指令集，能很好的兼容8位/16位器件；大量使用寄存器，指令執(zhí)行速度更快；大多數(shù)數(shù) 據(jù)操作都在寄存器中完成；尋址方式靈活簡(jiǎn)單，執(zhí)行效率高；指令長(zhǎng)度固定的特點(diǎn)。
[0014] 作為優(yōu)選，所述升降臺(tái)為1至32個(gè)。
[0015] 作為優(yōu)選，舞臺(tái)預(yù)算位置狀態(tài)可通過(guò)各類PAD、手機(jī)等狀態(tài)控制觸摸屏系統(tǒng)手動(dòng)或 者自動(dòng)導(dǎo)入生成。
[0016] 一種位置自校正控制的升降舞臺(tái)控制方法，包括如下步驟： (6-1)根據(jù)表演需求，由狀態(tài)控制觸摸屏提供升降臺(tái)運(yùn)動(dòng)軌跡信息，通過(guò)位置狀態(tài)生成 系統(tǒng)，自動(dòng)生成預(yù)設(shè)位置信號(hào)輸入至主控系統(tǒng)中的位置信號(hào)控制單元，并通過(guò)PLC控制系 統(tǒng)控制電機(jī)，實(shí)現(xiàn)升降臺(tái)向預(yù)設(shè)目標(biāo)位置運(yùn)動(dòng)。
[0017] (6-2)當(dāng)升降臺(tái)在運(yùn)動(dòng)開始后，位置傳感器和速度傳感器檢測(cè)當(dāng)前升降臺(tái)的運(yùn)動(dòng) 速度和位置信息，其中速度傳感信息通過(guò)信號(hào)放大電路反饋到PLC控制系統(tǒng)，W控制升降 臺(tái)w合理速度運(yùn)動(dòng)；位置傳感信息通過(guò)信號(hào)放大電路反饋給實(shí)時(shí)狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)，并輸送給位 置狀態(tài)生成系統(tǒng)。
[0018] (6-3)當(dāng)前位置狀態(tài)通過(guò)位置狀態(tài)生成系統(tǒng)形成實(shí)時(shí)位置狀態(tài)信號(hào)，作為負(fù)反饋 與預(yù)設(shè)的位置狀態(tài)信號(hào)進(jìn)行差值運(yùn)算，形成差值信號(hào)6(0，作為ARM主控制器輸入信號(hào)。
[0019] (6-4)差值信號(hào)e(f)在ARM主控制器中根據(jù)升降臺(tái)實(shí)際運(yùn)動(dòng)需求進(jìn)行相應(yīng)控制算 法計(jì)算，并采用PID控制算掛
計(jì)算出控制信號(hào)，其 中為比例控制系數(shù)，為積分控制系數(shù)，r。為微分控制系數(shù)。將控制信號(hào)雌）輸出給 PLC控制系統(tǒng)，再通過(guò)電機(jī)執(zhí)行單位，控制升降臺(tái)準(zhǔn)確位置升降運(yùn)動(dòng)。
[0020] (6-5)當(dāng)升降臺(tái)實(shí)際運(yùn)動(dòng)位置值超過(guò)或者低于預(yù)設(shè)位置值，系統(tǒng)自動(dòng)通過(guò)檢測(cè)位 置傳感信號(hào)反饋至位置控制信號(hào)單元進(jìn)行計(jì)算，輸出控制信號(hào)給PLC控制系統(tǒng)，并通 過(guò)電機(jī)執(zhí)行單位，控制升降臺(tái)運(yùn)動(dòng)至預(yù)設(shè)位置點(diǎn)。
[0021] (6-6)主控系統(tǒng)設(shè)有升降臺(tái)的標(biāo)準(zhǔn)升降范圍0-H，當(dāng)預(yù)設(shè)位置值或者升降臺(tái)運(yùn)動(dòng)高 度超過(guò)升降臺(tái)升降范圍時(shí)，主控系統(tǒng)將通過(guò)電機(jī)執(zhí)行單元控制升降臺(tái)停止運(yùn)動(dòng)。
[0022] 作為優(yōu)選，所述標(biāo)準(zhǔn)升降范圍0-H為0至3. 0米。
[0023] 通過(guò)采用上述技術(shù)，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果： 1) 本發(fā)明通過(guò)構(gòu)建一個(gè)實(shí)時(shí)狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)時(shí)存儲(chǔ)升降臺(tái)當(dāng)前位置、速度等狀態(tài)信息， 為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)生成升降臺(tái)實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)曲線繪制提供保障； 2) 本發(fā)明通過(guò)采用位置狀態(tài)生成系統(tǒng)，它具有預(yù)設(shè)運(yùn)動(dòng)下升降舞臺(tái)位置狀態(tài)生成功 能、實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)下升降舞臺(tái)位置狀態(tài)生成功能，能根據(jù)舞美設(shè)計(jì)需求