三自由度动感体验装置
江苏海门市油威力液压工业有限责任公司 226100 杨殿宝
Study on Hydraulic Integrated System of finery
Haimen Youweili Hydusty Co.Ltd Jiangsu,China 226100 Jack.
摘 要： 本文介绍了星际航班三自由度平台体验装置。经验证明，在保证了安全和使用效果的前提下，三
自由度平台能实现大多数自由度平台的动作，是相对价格低廉、控制简单的可行的稳定系统，值得进一步探索其使用领域和性能。
关键词：液压、三自由度平台
Abtract: This article introduced the interspace flight three degree-of-freedom platform experience installment。
Our experience proved that in had guaranteed the security and under the use effect's premise, three degree-of-freedom platforms can realize the majority degree-of-freedom platform movement, is the relative price is inexpensive, the control simple feasible stable system, is worth further exploring its use domain and the performance
Key Words: Hydraulic 、Three degree-of-freedom platforms
0：引言
三自由度的平台, 由于自由度较少, 易于控制, 成本低廉, 在产品试验、娱乐机械等多有应用。平台能形成大幅振荡和摇摆，模拟汽车的复杂路况、轮船受浪颠簸、及地震场景。在星际航班、时空隧道等游戏/体验项目中, 使人能够享受到失重感觉的刺激和模拟的真实再现。本文针对星际航班游乐项目中的三自由度动感体验装置聊作描述。
1：概述
星际航班游乐项目中的三自由度动感体
验装置是在工业控制计算机控制下的上下、前
后、左右、以及任意方向组合的运动模拟装置，
主要用于星际航班飞行过程中各种紧急情况
下动作模拟。让人得到不同于通常航空飞行的
体验。
平台装置占地面积20m ²，由液压伺服设
备驱动。
处理，以及倾斜角度，使体验者了解太空，探索科学的兴趣。
2：模拟体验装置的组成
该体验装置主要由运动平台、液压伺服控制系统、伺服控制器、工控机、控制软件、模拟场景（飞机机舱、音响效果、视觉效果等）等组成。运动平台有座椅、平台底座、运动框架和伺服油缸组成，所有的模拟效果在平台上展现；液压伺服控制系统用于向平台装置提供伺服缸运动所需的能源；工控机按照控制软件的设定参数通过对整个设备的信息处理发送指令到伺服控制器，进而产生模拟的伺服动作（工控机另外的主要作用是对设备和人员的安全保护的应急处理）；模拟场景主要是使环境与工况协调，使体验者产生更加逼真的心理感受。 3：控制原理、主要技术参数
程序设计师利用工控机将模拟的波谱软件转化成运动位置文件。计算机工作时将设定读取并发号指令到伺服控制器，进而产生液压信号，控制伺服油缸动作（伺服油缸动作检测根据油缸上位移传感器和平台极限点的反馈进行高频倾斜与颤震）。由于较高精度的闭环控制
使得平台位置参数变化与设定一致，同步的三维动作使舱内人员得到了较为真实的倾斜、旋转、颤震动感和视听效果。
● 主要技术参数：
装机容量
控制电压
额定压力
伺服缸行程
最大流量 22KW侧向转角 24V仰俯转角~16MPa环境温度 ±150噪音量1100L/min过滤精度 ±15º ±20º10℃~60℃ ≤80db 5 u加速度工作介质平台载重设备自重 0.5G L-HL46 1.5T 3T
● 液压系统
液压系统由液压源、蓄能器、电液伺服阀、伺服油缸、风冷器等元件组成。
主油路采用两级过滤，分别为10u 和5u ，滤油器的流量按油路流量的5~6倍选择，以延长滤芯使用时间。在独立循环过滤、冷却回路中，滤芯精度同样设置为10u 和5u ，使油液得到充分高效的过滤，以保证清洁度，同时简化主回路，此外循环泵还可作为加油泵使用，使新油进入油箱前得到过滤。利用Pro/E软件造型使系统实现集成化安装，所用密封件选用耐老化寿命长的航空产品。油箱采用不锈钢制造，内部结构特殊设计保证内壁光滑无焊点和介质有效散热。
● 机械方面
上、下平台均采用高强度方钢管焊接而成，保证足够的强度和刚度，提高可靠性；凡与支架和底座连接的紧固件，增加弹簧垫圈，防止松动；油缸内壁和活塞杆外径采用镀铬处理，提高运动精度，防止油缸爬行；万向节应保证运动灵活无卡滞现象；体验者座椅为卡槽式安装（加装固定螺栓、保险带由工作人员操作扣紧）。
● 电气方面
对油源主回路及控制回路可能出现的过电压、过电流、过载、缺相、短路、漏电等故障，设置有空气自动开关、快速熔断器及热继电保护联锁，电气安全接零或接地等保安装置。能够对上述故障的出现作出瞬间的反应动作，起到安全保护作用。电器与液压回路协调，设置紧急停车复位按钮，使平台应急安全复位；当供电电网突然停电时系统能使平台应急安全复位和应急照明；主控电路采取逻辑联锁设计，可以增强系统运行的可靠性。在设计元器件和导线的布置时，采用合理、优化的工艺布置，减少应器件和导线的不合理布置产生可能的信号干扰或检修混乱带来的系统隐性故障；对所有元气件参数与品牌，选用质量可靠上乘的，从而减少因为器件自身质量或设计不够合理造成对系统的危害。
● 安全使用
液压油泵实现空载启动，3分钟后再正常运行，液压系统设计为三用两备，出现异响、报警时根据预定危险等级启用备用系统或停机；所有伺服油缸大腔油口都安装内置式液控单向阀和压差检测装置防止和减少意外情况发生；所有游客不得随身携带贵重物品和行李（行李可就近免费寄存）防止跌落和遗失；游客的年龄视项目不同设定限制等级；所有岗位（导游、电器、中控、液压、机械）都设置专业人员随时处理可能发生的意外故障。在设备关键部位（液压泵源处、中控室、安全通道、旅客体验舱等处）都设置探头。专员看护和遥控指挥。
5：应用
公司参与设计制造的三自由度平台星际航班项目目前已在青岛、株洲、沈阳等地的多个主题公园投入使用，反映良好；在发动机装置工况试验机、动感汽车、4D 影院中也多有应用案例。我们的经验证明，在保证了安全和使用效果的前提下，三自由度平台能实现大多数动感平台的动作要求，是相对价格低廉、控制简单、切实可行的成熟系统，值得进一步探索其使用领域和性能，值得大力推广！
参 考 文 献 ：
1.
2.
3.
4.
5.
6.
江苏海门市油威力液压工业有限责任公司产品说明书 226100海门市北海路1088# 杨殿宝，液压设备的维护与管理初步[J]，液压气动与密封，2010-12 杨殿宝，打造绿色液压系统，开创持续发展道路[A]，液压气动与密封，2011(03) 杨殿宝，强化清洁度控制 确保系统稳定性[J]，液压气动与密封， 2011(02) 杨殿宝，从控制污染谈油箱设计与制造问题，液压气动与密封，编号11-008 杨殿宝，液压系统压力稳定条件初析，流体传动与控制，2011（1）
收稿日期：2011-03-15
杨殿宝
男 江苏。扬州。高邮人 （1975- ）
现就业於江苏。海门市油威力液压工业有限责任公司 主要从事液压模块化设计和故障诊断分析
、
三自由度动感体验装置
江苏海门市油威力液压工业有限责任公司 226100 杨殿宝
Study on Hydraulic Integrated System of finery
Haimen Youweili Hydusty Co.Ltd Jiangsu,China 226100 Jack.
摘 要： 本文介绍了星际航班三自由度平台体验装置。经验证明，在保证了安全和使用效果的前提下，三
自由度平台能实现大多数自由度平台的动作，是相对价格低廉、控制简单的可行的稳定系统，值得进一步探索其使用领域和性能。
关键词：液压、三自由度平台
Abtract: This article introduced the interspace flight three degree-of-freedom platform experience installment。
Our experience proved that in had guaranteed the security and under the use effect's premise, three degree-of-freedom platforms can realize the majority degree-of-freedom platform movement, is the relative price is inexpensive, the control simple feasible stable system, is worth further exploring its use domain and the performance
Key Words: Hydraulic 、Three degree-of-freedom platforms
0：引言
三自由度的平台, 由于自由度较少, 易于控制, 成本低廉, 在产品试验、娱乐机械等多有应用。平台能形成大幅振荡和摇摆，模拟汽车的复杂路况、轮船受浪颠簸、及地震场景。在星际航班、时空隧道等游戏/体验项目中, 使人能够享受到失重感觉的刺激和模拟的真实再现。本文针对星际航班游乐项目中的三自由度动感体验装置聊作描述。
1：概述
星际航班游乐项目中的三自由度动感体
验装置是在工业控制计算机控制下的上下、前
后、左右、以及任意方向组合的运动模拟装置，
主要用于星际航班飞行过程中各种紧急情况
下动作模拟。让人得到不同于通常航空飞行的
体验。
平台装置占地面积20m ²，由液压伺服设
备驱动。
处理，以及倾斜角度，使体验者了解太空，探索科学的兴趣。
2：模拟体验装置的组成
该体验装置主要由运动平台、液压伺服控制系统、伺服控制器、工控机、控制软件、模拟场景（飞机机舱、音响效果、视觉效果等）等组成。运动平台有座椅、平台底座、运动框架和伺服油缸组成，所有的模拟效果在平台上展现；液压伺服控制系统用于向平台装置提供伺服缸运动所需的能源；工控机按照控制软件的设定参数通过对整个设备的信息处理发送指令到伺服控制器，进而产生模拟的伺服动作（工控机另外的主要作用是对设备和人员的安全保护的应急处理）；模拟场景主要是使环境与工况协调，使体验者产生更加逼真的心理感受。 3：控制原理、主要技术参数
程序设计师利用工控机将模拟的波谱软件转化成运动位置文件。计算机工作时将设定读取并发号指令到伺服控制器，进而产生液压信号，控制伺服油缸动作（伺服油缸动作检测根据油缸上位移传感器和平台极限点的反馈进行高频倾斜与颤震）。由于较高精度的闭环控制
使得平台位置参数变化与设定一致，同步的三维动作使舱内人员得到了较为真实的倾斜、旋转、颤震动感和视听效果。
● 主要技术参数：
装机容量
控制电压
额定压力
伺服缸行程
最大流量 22KW侧向转角 24V仰俯转角~16MPa环境温度 ±150噪音量1100L/min过滤精度 ±15º ±20º10℃~60℃ ≤80db 5 u加速度工作介质平台载重设备自重 0.5G L-HL46 1.5T 3T
● 液压系统
液压系统由液压源、蓄能器、电液伺服阀、伺服油缸、风冷器等元件组成。
主油路采用两级过滤，分别为10u 和5u ，滤油器的流量按油路流量的5~6倍选择，以延长滤芯使用时间。在独立循环过滤、冷却回路中，滤芯精度同样设置为10u 和5u ，使油液得到充分高效的过滤，以保证清洁度，同时简化主回路，此外循环泵还可作为加油泵使用，使新油进入油箱前得到过滤。利用Pro/E软件造型使系统实现集成化安装，所用密封件选用耐老化寿命长的航空产品。油箱采用不锈钢制造，内部结构特殊设计保证内壁光滑无焊点和介质有效散热。
● 机械方面
上、下平台均采用高强度方钢管焊接而成，保证足够的强度和刚度，提高可靠性；凡与支架和底座连接的紧固件，增加弹簧垫圈，防止松动；油缸内壁和活塞杆外径采用镀铬处理，提高运动精度，防止油缸爬行；万向节应保证运动灵活无卡滞现象；体验者座椅为卡槽式安装（加装固定螺栓、保险带由工作人员操作扣紧）。
● 电气方面
对油源主回路及控制回路可能出现的过电压、过电流、过载、缺相、短路、漏电等故障，设置有空气自动开关、快速熔断器及热继电保护联锁，电气安全接零或接地等保安装置。能够对上述故障的出现作出瞬间的反应动作，起到安全保护作用。电器与液压回路协调，设置紧急停车复位按钮，使平台应急安全复位；当供电电网突然停电时系统能使平台应急安全复位和应急照明；主控电路采取逻辑联锁设计，可以增强系统运行的可靠性。在设计元器件和导线的布置时，采用合理、优化的工艺布置，减少应器件和导线的不合理布置产生可能的信号干扰或检修混乱带来的系统隐性故障；对所有元气件参数与品牌，选用质量可靠上乘的，从而减少因为器件自身质量或设计不够合理造成对系统的危害。
● 安全使用
液压油泵实现空载启动，3分钟后再正常运行，液压系统设计为三用两备，出现异响、报警时根据预定危险等级启用备用系统或停机；所有伺服油缸大腔油口都安装内置式液控单向阀和压差检测装置防止和减少意外情况发生；所有游客不得随身携带贵重物品和行李（行李可就近免费寄存）防止跌落和遗失；游客的年龄视项目不同设定限制等级；所有岗位（导游、电器、中控、液压、机械）都设置专业人员随时处理可能发生的意外故障。在设备关键部位（液压泵源处、中控室、安全通道、旅客体验舱等处）都设置探头。专员看护和遥控指挥。
5：应用
公司参与设计制造的三自由度平台星际航班项目目前已在青岛、株洲、沈阳等地的多个主题公园投入使用，反映良好；在发动机装置工况试验机、动感汽车、4D 影院中也多有应用案例。我们的经验证明，在保证了安全和使用效果的前提下，三自由度平台能实现大多数动感平台的动作要求，是相对价格低廉、控制简单、切实可行的成熟系统，值得进一步探索其使用领域和性能，值得大力推广！
参 考 文 献 ：
1.
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江苏海门市油威力液压工业有限责任公司产品说明书 226100海门市北海路1088# 杨殿宝，液压设备的维护与管理初步[J]，液压气动与密封，2010-12 杨殿宝，打造绿色液压系统，开创持续发展道路[A]，液压气动与密封，2011(03) 杨殿宝，强化清洁度控制 确保系统稳定性[J]，液压气动与密封， 2011(02) 杨殿宝，从控制污染谈油箱设计与制造问题，液压气动与密封，编号11-008 杨殿宝，液压系统压力稳定条件初析，流体传动与控制，2011（1）
收稿日期：2011-03-15
杨殿宝
男 江苏。扬州。高邮人 （1975- ）
现就业於江苏。海门市油威力液压工业有限责任公司 主要从事液压模块化设计和故障诊断分析
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