随着飞行机构在国内外的普遍应用,在很多电影和舞台表演以及大型秀场中飞行机构的特技效果已成为不可或缺的组成部分,特别是在2010年世博会开幕式等大型舞台表演中起到了重要作用。目前飞行机构控制系统的研究已经成为一项重要的研究课题,如果我们能开发出一套技术先进、性能稳定可靠的飞行机构控制系统,那么就会带来一定的社会效益,从而推动飞行机构在我国舞台机械行业中的发展。1.本文针对传统的飞行机构控制中所遇到的需要大量的人力参与、安全系数低、控制精度差、现场操作复杂等难题,设计了轨道式飞行机构控制系统,首先根据飞行机构的控制要求,对系统总体结构进行设计,其次对飞行机构主要部件进行选取,最后对其安全保护措施做出设计。2.为保障飞行机构运动过程的稳定性,应用抛物线过渡的线性插值规划、三次多项式插值规划以及高阶多项式插值规划对飞行机构进行轨迹规划。对圆周轨迹和直线轨迹的三种规划方法进行仿真验证,目的是使运动过程中的加速度变化曲线平滑,即受力的连续,这样有利于飞行机构在运动过程中保持稳定。3.利用PLC中的PID控制器,设计以PLC作为控制核心的速度闭环控制系统。通过Simulink对飞行机构的运动控制系统进行仿真验证,包括单轴运动控制系统的速度动态响应、位置误差以及两轴的轮廓误差等。4.以PLC作为主控制器对飞行机构控制系统程序进行设计,包括系统的硬件组态、变频器通讯、控制程序流程等。以Win CC为基础设计出系统的人机交互平台“飞行机构监控界面”,系统监控界面具有操作安全简单的特点,可完全实现自动化控制,还可以监视系统运行状态,为及时发现和排除故障提供了有效途径。