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1、您的论文得到两院院士关注博士论坛文章编号:1008-0570(2009)12-2-0029-02基于ADAMS和MATLAB的机械臂控制仿真ThetwodegreesoffreedommanipulatorcontrolsimulationbasedonADAMSandMATLAB(河北大学)宗晓萍李月月ZONGXiao-pingLIYue-yue摘要:运用多体系统动力学分析软件ADAMS建立虚拟模型,运用MATLAB建立控制方案,对虚拟模型进行控制,将两者结合起来对二自由度机械臂关节角度进行控制,结果表
2、明ADAMS和MATLAB的联合控制是直观而有效的。关键词:ADAMS;MATLAB;机械臂;联合控制中图分类号:TP15文献标识码:BAbstract:Employingmulti-bodysystematicdynamicanalysissoftwareADAMStocreateavirtualmodel,andemployingMATLABsoftwaretoestablishthecontrolofthevirtualmodel,withthecombinationofthetwoabove,it
3、istocontroltherobotarmjointan-glesofthetwodegreesoffreedommanipulator.TheresultsshowthatthejointcontrolbyADAMSandMATLABisintuitiveandef-fective.Keywords:ADAMS;MATLAB;manipulator;Jointcontrol技1引言术ADAMS软件为用户提供了强大的建模、仿真环境,使用户创能够对各种机械系统进行建模、仿真和分析,但是对于控制系统设计,A
4、DAMS软件提供的控制工具箱不够强大,而MATLAB中其中新的Simulink模块具有强大的控制功能,能够帮助用户构建控制;;模型,如果将两者结合起来使用,充分发挥它们各自的优势,不仅;;可以直观的观察到目标的运动过程,而且可以建立复杂的控制其转动惯量;。方案,为机械系统研究提供便利。为关节角位移量,M为惯性矩阵,C表示离心力和哥氏力项,G为重力项,τ为控制力矩。机械臂的物理参数如表1所示。2联合控制方法表1机械臂的物理参数通过二自由度机械臂关节角度控制的实例,说明ADAMS和MATLAB联合控制的具体方
5、法。下图为二自由度机械臂的模型简图。2.1建立虚拟模型在ADAMS中建立虚拟模型时应该尽量简化模型,这样不仅可以减少大量的建模时间,也可以保证虚拟模型的仿真及分析过程能够顺利进行。建立的二自由度机械臂模型如图2所示。图1二自由度机械臂模型简图二自由度机械臂由基座,臂1和臂2三部分组成,臂1的一端通过旋转关节固定在基座上,另一端通过旋转关节与臂2连接,其动力学模型为(1)图2二自由度机械臂模型图即ADAMS与MATLAB之间的数据交换是通过状态变量实现的,在定义输入输出之前先将相应的状态变量定义好。定义力矩
6、宗晓萍:教授博士?和力矩?作为臂1和臂2的输入状态变量,定义?、?、?、《PLC技术应用200例》邮局订阅号：82-946360元/年-29-博士论坛《微计算机信息》(嵌入式与SOC)2009年第25卷12-2期?为臂1和臂2关节角位移和关节角速度,并定义成输出状态如果将Animationmode设置成interactive,则MATLAB/变量。然后由ADAMS/View中的Controls模块导出被控对象,生Simulink自动调用ADAMS,并显示目标对象的运动过程,上图为成3个文件
7、,分别为配置文件(.m),模型文件(.cmd)和(.adm)。至此,仿真过程中的一个截图。在ADAMS中的建模过程全部完成。3结论2.2在MATLAB/Simulink中建立控制方案2.2.1控制律的设计运用ADAMS和MATLAB对二自由度机械臂控制进行了考虑如下控制律联合仿真,仿真结果很好地与实际物理模型控制结果相吻合,并???KeKeM???????C????,?d?G???(2)且可以观察到目标对象的运行过程,这说明ADAMS和MAT-其中,?为?的期望值;角度误差e????;
8、角速度误差LAB的联合控制是直观而有效的。利用ADAMS和MATLAB两e????;K为比例增益;K为微分增益。文献已经证明,如果个强大的软件进行联合仿真,可以获得优化的整体性能,快速地期望的轨迹速度?和加速度?有界,则(2)式所示控制律可保解决工程中遇到的问题,提高研发效率。证系统为指数收敛。创新点:运用ADAMS建立形象逼真的虚拟模型,运用2.2.2在Simulink中建立控制方案MATLAB建立复杂
