运动控制器加速纳斯卡

可编程多轴运动控制器正在彻底改变机械系统的性能调整，因为它们可以模拟这些系统的真实压力。他们可以在实验室环境中“回放”一系列真实的运动刺激，并能够进行测量，这在现实世界中是困难和耗时的。

考虑一下这样一个任务，即试图测量赛车底盘是如何响应赛道上的道路和空气动力而弯曲的。当车辆进入弯道时，其重量在轮胎之间转移时，会出现许多不同的车轮位置。前端弧度可以改变，轮胎可能“碰撞转向”在赛道上的不同地方。当车辆移动时，不仅很难测量施加在底盘上的力，而且可用的跟踪时间也是有限的。如果一个赛车队可以在赛道外测试和调整汽车的底盘和悬架响应能力，它就可以更精确地优化汽车的性能，从而获得竞争优势。

多年来，车队一直在寻找方法，在试验台上测试他们的底盘调整。第一个这样的系统被称为“K- rig”(K代表“运动学”)，大约在四年前投入使用，并已成为全国汽车比赛协会(NASCAR)车队的标准。

K-Rig使用线性液压致动器独立地向车轮施加力。它被证明是有效的，但难以精确调谐，并且难以用于动态测试车身扭转特性。

考虑到这些早期系统的局限性，美国北卡罗来纳州康科德的加速发展国际公司(ADI)作为K-Rig的原始供应商之一，开始设计一种升级系统，并将其命名为KD-Rig (D代表“动力学”)。此次升级将提高K-Rig的动态测试能力，实现更严格的控制，并降低系统维护成本。

更严格的控制和更低的维护成本要求使ADI公司用机电解决方案取代了K-Rig的液压执行器，使用电动伺服驱动滚珠丝杠将旋转转换为直线运动。ADI工程师制作了这个版本的原型，它工作得相当好，但系统仍然没有能力以足够的精度编程力来满足他们的目标，而且系统仍然难以控制;它有时会超过或低于其位置和力量目标。

在决定需要新的运动控制器之前，ADI工程师花了大约3个月的时间试图使现有的控制遵循力和位置配置文件。在ADI总经理Jay Drake的推荐下，他使用了华盛顿州温哥华的Delta计算机系统公司的运动控制器。过去，他们在系统中添加了台达的RMC150八轴运动控制器之一。然后，他们能够在几周内对系统进行编程和调整，使其完美地工作。

该控制器使用与原来的KD-Rig相同的电动伺服和滚珠丝杠系统，能够达到高水平的精度，因此除了成本最低的应用之外，没有必要考虑回到液压系统。控制器提供的精确控制使新的KD-Rig系统能够重复精确地击中目标轴位置，精确到小数点后7位。

驾驭曲线

不像其他运动控制器，这可能需要大量的前期编程，三角洲控制器可以运行单独的运动指令，产生非常复杂的运动轮廓。例如，ADI最近能够创建一个预处理器，该预处理器将生成一个样条函数指令，该指令将导致连续的曲线运动应用于系统。

RMC运动控制器通过插值用户或主机控制器提供的数据点来创建曲线。它为创建和跟踪曲线提供了许多选项，以满足广泛的应用。在KD-Rig的案例中，数据可以来自赛道上的运动刺激记录。这些曲线既可以用于基于时间的运动，其中曲线定义轴在特定时间的位置，也可以用于基于主控的运动，其中曲线根据主控定义轴的位置，例如另一个轴的位置。

在KD-Rig中，产生的流动运动轮廓没有不连续，就像赛车在赛道上的真实运动一样。以前的系统有时会出现运动中断，这降低了测试的真实性和数据的准确性。

运动控制程序也易于扩展，使ADI能够扩展和进化机器支持的测试序列。最新的KD-Rig使用八个运动轴。除了四个轮子各有一个线性运动系统外，可选的还有三个气动负载致动器(“气动加载器”)，用于将车身拉入模拟气动向下力影响的姿态，第八个轴可用于模拟转向输入。

台达电脑系统运动控制器的传感器输入来自安装在每个致动器上的磁致伸缩线性位移传感器(MLDT)，以提供位置反馈，以及每个致动器上的称重传感器，以提供所施加的力的信息。控制器为这些设备提供直接接口，以及驱动伺服电机的直接输出。

内置以太网

为了提供系统的整体控制和用户界面，ADI选择在控制柜中使用一台PC机，运行steplecase的VLC作为控制程序，并使用industroft的HMI。数据采集由Pi Research负责，这是一个许多赛车车队都在使用的程序。

除了支持运动控制器的编程外，台达的RMCTools软件还可在PC上用作诊断/调谐工具。控制PC和运动控制器之间的所有通信都通过控制器的内置以太网接口进行。

垂直车轮执行器用螺栓固定在车轮通常连接的位置。一个测试可以预先编程，让所有的轮子经过一定范围的运动，或者运动命令可以独立地发送给每个轮子。底盘的扭转特性可以通过将三个轮子放在飞机上，然后对第四个轮子施加一个力来测试。

该系统还接受一个“驱动文件”，该文件根据汽车在真实赛道上行驶时获得的相同数据生成运动。使用驱动器文件的一个问题是，当文件包含一整圈数据时，文件可能非常大，因此使用不同长度的测试序列的灵活性为KD-Rig提供了优势。

一个适当调整的悬架可以帮助汽车遵循其预期的路径，并可以帮助汽车走得更快，当它不是直行。从空气动力学角度来看，如果设置正确，汽车甚至可以直行更快。

据该公司称，大约90%的纳斯卡车队都在使用ADI的测试平台，并且开始在Indy赛车联盟(IRL)中使用。几家汽车oem厂商也与ADI公司接洽，询问该系统如何帮助汽车制造商进行长期寿命测试。

去年12月，KD-Rig在德国科隆举行的专业汽车运动博览会上获得了2007年度最佳测试技术奖。

未来的增强

ADI公司将继续扩展KD-Rig系统的功能。例如，该公司正在开发一种具有16轴运动控制的增强型系统，使汽车能够在动力下在支架上运行，允许测试制动，加速和减速场景。作为ADI对他们从台达计算机系统获得的性能满意的明确标志，新系统将包含两个台达RMC150多轴运动控制器。

Peter Nachtwey是台达电脑系统公司的总裁。通过电子邮件peter@delta motion.com与他联系

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