[发明专利]一种新型4D影院动感座椅控制系统

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种新型4D影院动感座椅控制系统，适用于机械领域。

背景技术

随着电影技术的发展，近年来掀起了一股4D动感电影热，这种特殊的电影是将虚拟现实技术、计算机网络智能控制技术、自动化控制技术和电影艺术相结合的高科技系统工程。4D动感电影最核心的组成部分是动感座椅，它的主要特点是，在观众欣赏电影时，动感座椅随着银幕上剧情的演变也作相应的模仿动作，给观众强烈的身临其境和惊险刺激之感。它一般可做3个方向的动作，即升降动作、左右倾斜动作和前后俯仰动作。动感座椅大都需要进口，并且非常昂贵，少部分国产设备均存在系统不稳定和感觉不舒适的缺陷。目前，国内在自动化控制技术、虚拟现实技术等方面都有了很大的提高，完全可以实现4D动感电影所需技术设备和软件的国产化，并且大幅降低其设计和生产成本，提高性能。

发明内容

本发明提出了一种新型4D影院动感座椅控制系统，采用了带位置反馈的闭环控制方式，保证了位置控制的精度，提高了系统运动控制的可靠性和稳定性，可以实现升降、俯仰、侧倾三自由度运动，能模拟电影中各种运动场景。

本发明所采用的技术方案是。

所述动感座椅控制系统包括1台PC机(上位机)，1台主控制器PLC(欧姆龙),1个A/D模块、1个D/A模块、1个开关电源、3个比例放大器、3个直线位移传感器、3个液压缸、3个电磁比例换向阀,l台电动机、1个液压泵、1个电磁溢流阀。

所述控制系统采用带位移反馈的闭环控制，4D动感座椅平台下每个液压缸都装配一个直线位移传感器，A/D模块对位移传感器输出的数据进行实时采样，可测出当前座椅平台的位置，同时将测量结果反馈回PLC和上位机，形成闭环控制，从而实现精确的位置控制。

所述座椅系统控制程序包括上位机（PC）程序与下位机（PLC）程序，二者之间的通讯是基于串口通信实现的，保证了座椅控制操作的实时性。

所述上位机程序有2种控制模式，即手动控制模式和自动控制模式。如果选择自动控制模式播放选中的视频文件，软件即把与视频同步的控制命令发送给下位机PLC，则PLC控制液压缸的运动，并把座椅的实际位置反馈给本程序，进行比较之后，如果到达目标位置则发送下一条指令;如果未到达目标位置，则重复发送本条指令，之后将循环上述过程。如果选择手动控制模式，拖动3个滑动条即可分别控制3个液压缸的动作，从而手动控制座椅的运动。

所述系统下位机采用的是欧姆龙CP1E型PLC，编程语言采用梯形图形式。在PLC上电之后的第一个扫描周期内设置串口通信、A/D,D/A的控制字，然后在接受到上位机发来的查询命令时，PLC把直线位移传感器实时反馈的位置数据发送给上位机。上位机把目标位置数据与反馈的实际位置数据进行比较，再向PLC发送相应的控制命令，从而使PLC控制动感座椅的运动。

本发明的有益效果是：该系统工作稳定，动作模拟更加逼真，能给观众更真实的临场感，并且性能稳定、成本低廉，因此有很好的推广应用前景。

附图说明

图1是本发明的系统组成示意简图。

图2是本发明的程序流程图。

图3是本发明的PLC接受串口信息程序段示例。

图4是本发明的PLC发送串口信息程序段示例。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1，动感座椅控制系统包括1台PC机(上位机)，1台主控制器PLC(欧姆龙),1个A/D模块、1个D/A模块、1个开关电源、3个比例放大器、3个直线位移传感器、3个液压缸、3个电磁比例换向阀,l台电动机、1个液压泵、1个电磁溢流阀。

上位机(PC机)控制程序读取预先编制好的动作文件后，通过串口通信向PLC发送4D动感座椅的位置控制命令，PLC根据上位机的命令经过D/A模块转换后，输出模拟量信号给比例放大器，然后放大后的模拟量信号输出到电磁比例换向阀，从而控制电磁比例换向阀的开度，以控制液压油的流向和流速，推动液压缸缸内的活塞杆运动，最终控制座椅做出不同的动作。由于每次座椅平台上的观众体重不确定，所以系统负载为一变化值，座椅平台位移大小会随负载的变化而变化，因此只有采用带位移反馈的闭环控制才能满足系统需求。因而，4D动感座椅平台下每个液压缸都装配一个直线位移传感器，A/D模块对位移传感器输出的数据进行实时采样，可测出当前座椅平台的位置，同时将测量结果反馈回PLC和上位机，形成闭环控制，从而实现精确的位置控制。