تدوين سامانه حركت ساز زمان واقعي مدل پيش بين با استفاده از سينماتيك معكوس سامانه حركتي

Real-time Model Predictive Control Motion Cueing using Motion System Inverse Kinematics

در رويكردهاي مرسوم تدوين سامانه هاي حركت ساز، نقش سامانه حركتي به صورت توصيف ساده اي از متغيرهاي حالت فضاي عملياتي ظاهر مي شود. چشم پوشي از سينماتيك معكوس غيرخطي سامانه حركتي به عنوان بخش بنيادين در سامانه هاي حركت ساز فرضي غير واقعي است كه در خصوص نتايج حاصله، گزارشي منتشر نشده است. در اين مقاله طراحي روشمند سامانه حركت ساز بر اساس سينماتيك معكوس غيرخطي سامانه حركتي ارائه شده است. سامانه حركت ساز مدل پيش بين زمان واقعي پيشنهادي، امكان باز توليد دقيق حس حركتي ضمن محدود سازي موثر حركت سكوي متحرك در فضاي عملياتي را دارد. در مقام بررسي عملكرد سامانه حركت ساز پيشنهاد شده از مدل شبه خطي سينماتيك معكوس و مدل سينماتيك معكوس با بهره هاي ثابت در حالت خنثي استفاده شده است. نتايج شبيه سازي هاي مقايسه اي، بوضوح نشان از قابليت برتر رويكرد حركت ساز معرفي شده در بهره گيري از فضاي عملياتي سامانه حركتي با ايجاد حس حركتي مناسب نسبت به دو روش ديگر بدون مواجه با مشكلات محاسباتي دارد.

Traditionally, contribution of the motion system in motion cueing algorithm is carried out by a simplistic representation of a set of operational space related state variables. Neglecting the nonlinear inverse kinematics of the motion system as the fundamental part of motion cueing system is an unrealistic simplification with undisclosed consequences. In this paper, the complete motion cueing (MC) potential of the simulator in a more realistic manner is investigated by directly penalizing the general nonlinear inverse kinematics of the motion system. The developed real time model predictive control (MPC) motion cueing strategy enables the faithful reproduction of the perception of motion along with effectively constricting the motions within the limited workspace of the motion system. The partially linearized inverse kinematic model of the motion system specifically developed for the purpose of this study along with the constant coefficient inverse kinematics model at particular so-called neutral state value are employed to examine the performance of the motion cueing based on general nonlinear kinematical model. The results of conducted comparative simulations reveal that nonlinear MPC-based motion cueing algorithm enables more effectively handling the platform workspace while faithfully reproducing the realistic perception of motion with no complicated computational burden.