并联机器人单支链伺服控制研究.pdf

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1、·机械制造与研究·王银，等·并联机器人单支链伺服控制研究并联机器人单支链伺服控制研究王银，李开明(南京理工大学机械工程学院，江苏南京210094)摘要：以并联机器人单支链系统为研究对象，利用机械系统动力学分析软件ADAMS建立系统的动力学模型，并添加外部载荷及约束。在控制系统仿真软件Matlab中设计伺服系统的控制算法，利用控制输出来驱动机械模型。通过ADAMS／Controls模块作为两软件的接口，将AD—AMS中的机械模型杆位置、电动机速度输出反馈给控制模型，实现机械系统与控制系统的联合仿真。通过联合仿真，可以为单支链控制系统的设计与调试提供可靠依据。关键词：并

2、联机器人；单支链；复合控制；联合仿真中图分类号：TP242文献标志码：A文章编号：1671-5276(2011)O6-0167-04StudyofSingle．serveControlofParallelBranchedChainWANGYin，LIKai—ming(SchoolofMechanicalEngineering，NanjingUniversityofScienceandTechnology，Nanjing210094，China)Abstract：Thispapertakestheparallelsingle—chainsystemastheobjec

3、tofstudyandusesdynamicanalysissoftwareADAMStoes-tablishthesystomdynamicmodelandaddexternalloadandconstraint．Thecontrolalgorithmofservosystemisdesignedinthecon—trotsystemofMatlabsimulationsoftwareandthecontroloutputisusedtodrivethemechanic~mode1．ADAMS／Controlsmoduleistakenastwosoftwarei

4、nterface，themechanicalleverpositionofADAMSmodelandthemotorspeedoutputarefedbacktothecon-trolmodeltomakeclosed-loopmechanicalsystemandcontrolsystemachievethejointsimulationwhichcanprovideareliablebasisforsingle—chaincontrolsystemdesignandcommissioning．Keywords：paralelrobot；singlechain；c

5、ompoundcontrol；CO-simulation统动力学分析软件。ADAMS软件计算功能强大，求解0引言器效率高，其Controls模块，可以实现与SIMULINK等控制类仿真设计软件的协同仿真’。J。并联机器人具有刚度好、运动精度高、载荷自重比高ADAMS中定义有SIMULINK接口，可以将ADAMS中等优点，近年来得到了广泛的研究和应用，支链性能的好建立的非线性机械模型转化为SIMULINK中的S-FUNC—坏将直接影响并联机构整体的运动特性，所以要求支链具TION函数，将生成的S—FUNCTION函数加入到SIMULINK有运动精度高，回程误差小，超调

6、量小以及快速响应等建立的控制器模型中，即可实现ADAMS—SIMULINK联合能力。仿真。基于以上软件的特点，可以利用ADAMS做电动机在控制系统设计过程中，通常使用实物来构建仿真系动力学仿真，向SIMULINK提供作为动力学模型的运动参统，从而提高系统仿真的逼真度和仿真实验结果的置信数，SIMULINK接收这些外部参数，通过解算控制器模型，度。但是，制作实物成本高，周期长，设计参数修改不方向ADAMS输入控制机构部件运动所需的外部激励(控制便，而且实物使用一段时间后可靠性变差，这将影响整个力或力矩)，如图1所示。控制系统的研发。近年来，随着计算机技术的发展，基于多

7、领域协同建模与协同仿真的虚拟样机技术被越来越多地应用到机电系统设计和仿真研究中。这一技术使科研人员能在短时间内开发出产品的虚拟样机，并能根据需求快速修改设计。可见，用虚拟样机替代物理样机能够大幅度地提高设计效率，降低系统研发成本⋯。图1ADAMS与SIMULINK联合仿真机械动力学分析软件ADAMS集建模、求解、可视化技术于一体，是世界上最具权威、使用最为广泛的机械系作者简介：王银(1986一)，男，江苏南京人，南京理工大学硕士研究生，从事火箭发射装置、并联机构方面的学习研究。MachineBuilding8Auwmation，Dec2011，40(6)：167