一种位置自校准的升降舞台控制系统及控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于舞台控制技术领域，尤其是设及一种舞台运动状态可预设、位置状态 可自我校准控制的位置自校准的升降舞台控制系统及控制方法。
【背景技术】
[0002] 现有的各类升降舞台通常采用PLC集中控制电机来实现舞台运行，在演出期间， 采用设定PC程序或者演出后场工人手动来控制升降舞台的运动状态，在实现方法上凭个 人经验操作，造成控制的准确性差，在升降舞台位置状态实现上无法达到预设目标，也无法 实现一些艺术表现力较高的舞台动作；在舞台实时状态控制上，传统升降台只单向实现主 控系统对升降舞台的运动控制，虽然部分舞台具有实时状态数据的检测与管理，但缺乏对 舞台实时状态数据的运用和再反馈控制，不能实现运动目标在线控制功能，无法满足现有 多彩演出艺术需求。
[0003] 中国专利申请公开号；103191569A，申请公开日2013年7月10日，公开了一种舞 台监控系统。压力感测装置用于感测处于其上的物体的压力，在所感测到的压力从低于第 一预定压力值上升到高于第二预定压力值时向所述控制单元发送包括反馈信号、识别号W 及发送反馈信号的时间的组合信号；控制单元在从所述多个压力感测装置之一接收到包括 反馈信号、识别号W及发送反馈信号的时间的组合信号时，将组合信号保存在所述数据库 单元中；数据库单元用于存储从所述控制单元接收到的组合信号，并且存储了与所述多个 压力感测装置的识别号相关联的所述多个压力感测装置在舞台上的位置信息；所述控制单 元用于从所述数据库单元提取组合信号、W及位置信息，在所述显示单元显示舞台上的人 员的当前。该发明部分具有舞台实时状态数据的检测和管理功能，并进行了显示，但缺乏对 实时状态数据的再反馈控制功能。
[0004] 中国专利申请公开号；104155907A，申请公开日2014年11月19日，公开一种演唱 会互动升降舞台，包括一个或多个连接互联网的可升降舞台控制器和观众使用的网络控制 终端，观看演唱会的观众能够通过网络控制终端按一人一票制或付费等条件选择踩、顶操 作，可升降舞台控制器根据顶、踩统计数据控制舞台的升降；网络控制终端包括手机、无线 控制终端或点歌系统。本发明只是实现通过终端控制信号单向实现升降舞台运动的功能， 而缺乏舞台实时状态监测和反馈，无法真正实现升降台精确运动位置控制。
【发明内容】
[0005] 本发明的发明目的是为了克服现有升降舞台中实时运动位置状态监测和反馈缺 乏、无法精确运动位置控制的不足，提供了一种升降舞台运动位置实时状态可监测、运动目 标可在线控制的位置自校准的升降舞台控制系统及控制方法。
[0006] 为了实现上述目的，本发明采用W下技术方案： 一种位置自校准的升降舞台控制系统，包括主控制系统，若干电机执行单元，与电机执 行单元数量相同的升降台，位置状态生成系统，实时状态数据库等；其中主控制系统包含位 置控制信号处理单元和PLC控制系统；每个升降台上设有一个位置传感器和转速传感器， 分别通过信号放大器与PLC控制系统和实时状态数据库连接；实时状态数据库与位置状态 生成系统连接；位置状态生成系统与主控制系统中的位置控制信号处理单元连接；在位置 状态生成系统上设有状态控制触摸屏。
[0007] 本发明中，设于每个升降台中的位置传感器和转速传感器可实时监测升降台运行 速度和位置状态信号，所有信号经过信号放大器为实时状态数据库构建提供实时数据，并 为PLC控制系统提供反馈控制信号。
[0008] 所述中的位置状态生成系统，具有预设运动下升降舞台位置状态生成功能、实时 运动下升降舞台位置状态生成功能，可根据舞美设计需求，通过绘制运动曲线，自动生成升 降舞台预设位置状态控制信号；可根据实际升降台运动状态，自动生成升降舞台实时位置 状态控制信号；W上两信号均通过导线直接输入主控系统中的位置控制信号处理单元，并 通过PLC控制系统和电机执行单元，实现升降舞台目标位置运动控制。
[0009] 所述中的实时状态数据库在位置状态生成系统中，可实时将升降台当前位置、速 度等状态信息存储，并通过位置状态生成系统，自动生成升降台实时位置状态运动曲线。
[0010] 所述中的位置控制信号处理单元，为本发明中的核屯、控制单元，设有比较器和ARM 控制器电路；运用一种可自动校准控制的升降台位置状态控制算法，通过预设位置信号和 实时位置信号输入差值比较，并选用PID控制算法处理，实现升降舞台的精确位置控制，达 到预设舞台运动艺术表现需求。
[0011] 状态控制触摸屏可对预算位置状态进行手动输入，并显示升降台各类位置状态运 动曲线，显示升降台实时状态情况。
[0012] 本发明中作为创新点的位置状态生成系统、实时状态数据库W及位置控制信号处 理单元均为ARM嵌入式系统构成，硬件构成简单，可在现有升降舞台的基础上进行改造，无 需增加过多的额外成本；可W实现舞台在预设位置和实时位置状态下的精确定位控制，保 证舞台运行中的最佳艺术表现需求。
[0013] 作为优选，所述位置状态生成系统和位置控制信号处理单元均分别由ARM10控制 器构成，转速传感器和位置传感器通过信号放大器与PLC主控制器和实时状态数据库实现 电路电连接， ARM控制巧片具有体积小、低功耗、低成本、高性能；支持化umb (16位）/ARM (32位） 双指令集，能很好的兼容8位/16位器件；大量使用寄存器，指令执行速度更快；大多数数 据操作都在寄存器中完成；寻址方式灵活简单，执行效率高；指令长度固定的特点。
[0014] 作为优选，所述升降台为1至32个。
[0015] 作为优选，舞台预算位置状态可通过各类PAD、手机等状态控制触摸屏系统手动或 者自动导入生成。
[0016] 一种位置自校正控制的升降舞台控制方法，包括如下步骤： (6-1)根据表演需求，由状态控制触摸屏提供升降台运动轨迹信息，通过位置状态生成 系统，自动生成预设位置信号输入至主控系统中的位置信号控制单元，并通过PLC控制系 统控制电机，实现升降台向预设目标位置运动。
[0017] (6-2)当升降台在运动开始后，位置传感器和速度传感器检测当前升降台的运动 速度和位置信息，其中速度传感信息通过信号放大电路反馈到PLC控制系统，W控制升降 台w合理速度运动；位置传感信息通过信号放大电路反馈给实时状态数据库，并输送给位 置状态生成系统。
[0018] (6-3)当前位置状态通过位置状态生成系统形成实时位置状态信号，作为负反馈 与预设的位置状态信号进行差值运算，形成差值信号6(0，作为ARM主控制器输入信号。
[0019] (6-4)差值信号e(f)在ARM主控制器中根据升降台实际运动需求进行相应控制算 法计算，并采用PID控制算挂
计算出控制信号，其 中为比例控制系数，为积分控制系数，r。为微分控制系数。将控制信号雌）输出给 PLC控制系统，再通过电机执行单位，控制升降台准确位置升降运动。
[0020] (6-5)当升降台实际运动位置值超过或者低于预设位置值，系统自动通过检测位 置传感信号反馈至位置控制信号单元进行计算，输出控制信号给PLC控制系统，并通 过电机执行单位，控制升降台运动至预设位置点。
[0021] (6-6)主控系统设有升降台的标准升降范围0-H，当预设位置值或者升降台运动高 度超过升降台升降范围时，主控系统将通过电机执行单元控制升降台停止运动。
[0022] 作为优选，所述标准升降范围0-H为0至3. 0米。
[0023] 通过采用上述技术，与现有技术相比，本发明具有如下有益效果： 1) 本发明通过构建一个实时状态数据库，实时存储升降台当前位置、速度等状态信息， 为实现自动生成升降台实时运动状态曲线绘制提供保障； 2) 本发明通过采用位置状态生成系统，它具有预设运动下升降舞台位置状态生成功 能、实时运动下升降舞台位置状态生成功能，能根据舞美设计需求