[发明专利]一种同心鼓的实训系统

权利要求书

1.一种同心鼓的实训系统，其特征在于，包括同心鼓和球，所述同心鼓安装有用于检测球撞击同心鼓表面的力大小的力传感器；所述同心鼓周向间隔均匀连接多根牵引绳，所述牵引绳上安装拉力传感器；所述力传感器、拉力传感器将检测到的数据发送至计算机设备；所述计算机设备用于对实训过程进行仿真，并分析出最小倾斜角度、最佳高度和最佳分力的指导方案；

所述计算机设备的仿真方法包括：

(1)以摩擦力及牵引绳质量忽略不计、牵引绳不具有弹力为约束条件，建立最佳协作模型；求解最佳协作模型，得到同心鼓的最佳高度；

所述最佳协作模型为:以同心鼓中心点的垂直方向为轴线、同心鼓中心点为受力点进行受力分析建立使球不掉落的最佳协作模型；

(2)以同心鼓的重心位置不发生变化为约束条件，建立同心鼓的倾斜角度关于发力时机和力度模型；求解同心鼓的倾斜角度关于发力时机和力度模型，得到最小倾斜角度；

所述同心鼓的倾斜角度关于发力时机和力度模型为：

其中，F_i表示每个牵引绳的拉力，M表示刚体转动力矩，θ₀表示鼓面初始倾斜角度，R表示同心鼓半径，θ表示同心鼓的倾斜角度，表示偏转角，表示俯仰角，表示滚转角，i表示用力参数，n为整数，t为发力时机；

(3)以实训过程中同心鼓位置不会左右移动为约束条件，建立同心鼓倾斜角度调整模型；求解同心鼓倾斜角度调整模型，得到施加至每个牵引绳的最佳分力；

所述同心鼓倾斜角度调整模型为：

γ₂＝γ₁+β；

其中，球反弹轨迹与竖直方向的夹角，β表示球从上次碰撞后与竖直方向产生了的偏角。

2.根据权利要求1所述的一种同心鼓的实训系统，其特征在于，所述步骤(2)中，建立全局坐标系和局部坐标系，并进行坐标变换；以全局坐标系和局部坐标系的夹角表示同心鼓的姿态角，所述姿态角包括偏转角俯仰角滚转角

3.根据权利要求1所述的一种同心鼓的实训系统，其特征在于，首先，根据球的运动轨迹得到其运动过程中的倾斜角度与下落方向，之后求出同心鼓需要调整的偏转角度。

4.根据权利要求1所述的一种同心鼓的实训系统，其特征在于，利用平行四边形法则求出施加至每个牵引绳的拉力。