[发明专利]一种在线避障的六自由度捕获轨迹试验方法

说明书

本发明公开了一种在线避障的六自由度捕获轨迹试验方法，在捕获轨迹试验中，分离体模型受气动力作用，从当前位姿点运动到目标位恣点，在该连续运动曲线上取n个离散的位姿点，用碰撞检测方法检测出将发生碰撞的位姿点，然后用专家避障方法重新规划运动曲线，成功完成试验。本发明的在线避障的六自由度捕获轨迹试验方法将碰撞检测与避障方法运用于捕获轨迹试验中，能够实时进行碰撞检测，并在碰撞检测后重新进行路径规划，避免了分离体模型及其测力天平支杆与主体模型相碰的“假碰撞”现象，提高了捕获轨迹试验的安全性，同时降低试验失败的次数，节约试验成本。

技术领域

本发明属于高超声速风洞试验技术领域，具体涉及一种在线避障的六自由度捕获轨迹试验方法。

背景技术

捕获轨迹（Captive Trajectory Simulation, CTS）技术是一种在风洞中对分离体模型与主体模型分离后的运动轨迹进行模拟的试验技术，该技术集风洞运行、分离体模型测量和姿态控制、CTS六自由度机构运动控制、天平信号测量、轨迹计算等众多环节于一体。

CTS系统是用来支撑分离体模型，在风洞中模拟分离体模型分离过程的试验系统。目前，国内多数六自由度捕获轨迹试验系统所采用的方法是闭环形式的位置控制，分离体模型处于定速间歇式运动模式，主要存在以下不足：

分离体模型运动为非连续性，轨迹点的下一点位置是预测产生，并不一定和分离体模型六自由度动力学方程规定位置始终重合，只要求满足目标位置点的精度，重心也不能连续保持在真实的运动轨迹上，即分离体模型的运动轨迹不能做到实时在轨，容易导致分离体模型及测力天平支杆与主体模型相碰，形成“假碰撞”现象，迫使轨迹的生成半途终止，成为实验的安全隐患。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种在线避障的六自由度捕获轨迹试验方法。

本发明的在线避障的六自由度捕获轨迹试验方法，其特点是：所述的试验方法使用的试验设备包括上位计算机、下位计算机、电机驱动器、电机、CTS六自由度机构、位置传感器和测力天平；所述的电机驱动器包括X1轴电机驱动器、X2轴电机驱动器、Y轴电机驱动器、Z1轴电机驱动器、Z2轴电机驱动器、α轴电机驱动器、β轴电机驱动器和γ轴电机驱动器；所述的电机包括与电机驱动器对应的X1轴电机、X2轴电机、Y轴电机、Z1轴电机、Z2轴电机、α轴电机、β轴电机和γ轴电机；

其连接关系是，所述的上位计算机、下位计算机和电机驱动器通过网线连接，电机驱动器和电机通过信号线和动力线连接，位置传感器和下位计算机通过信号线连接、测力天平和下位计算机通过信号线连接；分离体模型内部安装有测力天平，测力天平的支杆与CTS六自由度机构固定连接，六自由度机构内安装有位置传感器；所述的电机驱动器驱动电机控制六自由度机构通过测力天平的支杆带动分离体模型运动；

所述的上位计算机安装有人机互动程序，人机互动程序用于读取和写入数据、执行试验、显示当前速度和位置、显示天平信号；

所述的下位计算机安装有软件PLC，软件PLC用于控制分离体模型运动、碰撞检测、调用分离体模型避障方法；

所述的位置传感器检测分离体模型的运行位置信号，并将其传送到下位计算机；

所述的测力天平测量分离体模型的气动力，并将其传送至下位计算机；

所述的具有在线避障功能的六自由度捕获轨迹试验方法包括以下步骤：

1a.上位计算机读取测力天平的气动力系数、气动解算参数，并将其写入下位计算机；