matlab仿真-二自由度機械臂動態(tài)仿真課件

小組成員:馬國鋒梁應(yīng)海周凱機電系統(tǒng)動態(tài)仿真

基于二自由度兩連桿平面機器人仿真指導老師：羅丹小組成員:馬國鋒梁應(yīng)海機電系厚德博學追求卓越兩連桿平面機器人系統(tǒng)模型最為簡單的形式兩根連桿兩個伺服直流電機驅(qū)動內(nèi)容：1、伺服電機模型仿真2、伺服電機的PID調(diào)節(jié)2、機構(gòu)的運動學仿真4、機構(gòu)的動力學仿真厚德博學追求卓越兩連桿平面機器人系統(tǒng)模型最為簡單的形直流伺服電機系統(tǒng)仿真J=0.016kg·m2B=0.1N/m·s-1

R=Ra=1ΩL=La=0.01HK=Kb=Kt=0.04N·m/A直流伺服電機系統(tǒng)仿真J=0.016kg·m2拉普拉斯變化和simulink結(jié)合法拉普拉斯變化和simulink結(jié)合法空間狀態(tài)方程來系統(tǒng)建模法空間狀態(tài)方程來系統(tǒng)建模法PID控制調(diào)節(jié)PID控制調(diào)節(jié)J=0R=1;L=0.01.016;B=0.1;K=0.04;;A=[0,1,0;0,-B/J,K/J;0,-K/L,-R/L];B=[0,0,1/L]';C=[1,0,0];D=0;sys=ss(A,B,C,D)SYS=tf(sys)ess=0.01ki=1/dcgain(SYS)/ess則ki=254求解增益系數(shù)J=0R=1;L=0.01.016;B=0.1;K=0.04隨著kd的增加其穩(wěn)定時間在減小，超調(diào)量也在減小，故仍需要增加kd比例增益系數(shù)值，但當大于40時，隨著kp增加，穩(wěn)定時間在減少，但超調(diào)量在增加，故需要將kp值設(shè)置在30到40之間，通過實驗和調(diào)節(jié)，得到kp最佳值為33幅值裕度為無窮大，相位穿越頻率為無窮大。相位裕度為54.5db，幅值穿越頻率為68.3rad/s，系統(tǒng)是穩(wěn)定。隨著kd的增加其穩(wěn)定時間在減小，超調(diào)量也在減小，故仍需要增加機械臂進行運動學分析機械臂進行運動學分析輸入欲得到軌跡，求解其兩關(guān)節(jié)處的角速度和角加速度functionout=robot1(u)%u(1)=w1%u(2)=s1%u(3)=w2%u(4)=s2%u(5)=tor1%u(6)=tor2r1=1;rc1=0.4;r2=1;rc2=0.3;m1=4;m2=2.8;s1=sin(u(2));s12=sin(u(2)+u(4));c1=cos(u(2));c12=cos(u(2)+u(4));a=zeros(2,2);b=zeros(2,1);a(1,1)=r1*s1+r2*s12;a(1,2)=r2*s12;a(2,1)=-r1*c1-r2*c12;a(2,2)=-r2*c12;%%b(1)=-((r1*c1+r2*c12)*u(1)^2+r2*c12*u(3)^2+2*r2*u(1)*u(3)*c12)-u(5);b(2)=-((r1*s1+r2*s12)*u(1)^2+r2*s12*u(3)^2+2*r2*u(1)*u(3)*s12)-u(6);%out=inv(a)*b輸入欲得到軌跡，求解其兩關(guān)節(jié)處的角速度和角加速度functi初始條件：如下圖，這時，θ1=-π/3,

θ2=-2π/3，Px=0，Py=0，x坐標不變，y方向軌跡為平滑擺線角加速度角速度角度關(guān)節(jié)一的運動參數(shù)角加速度角速度角度關(guān)節(jié)二的運動參數(shù)初始條件：如下圖，這時，θ1=-π/3,θ2=-2π/3機械臂進行動力學仿真機械臂進行動力學仿真functionout=robot(u)%u(1)=w1%u(2)=s1%u(3)=w2%u(4)=s2%u(5)=tor1%u(6)=tor2g=9.8067;r1=0.8;rc1=0.4;r2=0.6;rc2=0.3;m1=4;m2=2.8;mp1=2;s1=sin(u(2));s12=sin(u(2)+u(4));c1=cos(u(2));c12=cos(u(2)+u(4));a=zeros(14,14);b=zeros(14,1);a(1,1)=r1*s1+r2*s12;a(1,2)=r2*s12;a(1,7)=1;a(2,1)=-r1*c1-r2*c12;a(2,2)=-r2*c12;a(2,8)=1;a(3,1)=rc1*s1;a(3,3)=1;a(4,1)=-rc1*c1;a(4,4)=1;a(5,1)=r1*s1+rc2*s12;a(5,2)=rc2*s12;a(5,5)=1a(6,1)=-r1*c1-rc2*c12;a(6,2)=-rc2*c12;a(6,6)=1;a(7,3)=-m1;a(7,9)=1;a(7,11)=1;a(8,4)=-m1;a(8,10)=1;a(8,12)=1;a(9,1)=I1;a(9,11)=r1*s1;a(9,12)=-r1*c1;a(10,5)=-m2;a(10,11)=-1;a(10,13)=1;a(11,6)=-m2;a(11,12)=-1;a(11,14)=1;a(12,2)=I2;a(12,11)=rc2*s12;a(12,12)=-rc2*c12;a(12,13)=(r2-rc2)*s12;a(12,14)=-(r2-rc2)*c12;a(13,7)=mp1;a(13,13)=1;a(14,8)=mp1;a(14,14)=1;b(1)=-((r1*c1+r2*c12)*u(1)^2+r2*c12*u(3)^2+2*r2*u(1)*u(3)*c12);b(2)=-((r1*s1+r2*s12)*u(1)^2+r2*s12*u(3)^2+2*r2*u(1)*u(3)*s12);b(3)=-rc1*c1*u(1)^2;b(4)=-rc1*s1*u(1)^2;b(5)=-((r1*c1+rc2*c12)*u(1)^2+rc2*c12*u(3)^2+2*rc2*u(1)*u(3)*c12);b(6)=-((r1*s1+rc2*s12)*u(1)^2+rc2*s12*u(3)^2+2*rc2*u(1)*u(3)*s12);b(8)=m1*g;

b(9)=u(5)-u(6)-m1*g*rc1*c1;b(11)=m2*g;b(12)=u(6);b(14)=-mp1*g;%out=inv(a)*bfunctionout=robot(u)b(1)=-((r

①當系統(tǒng)輸入轉(zhuǎn)矩都為0，且處于下圖所示位置時（θ1=﹣π/2,

θ2=0）,在重力作用及軸承等摩擦粘滯阻尼而產(chǎn)生的數(shù)度損失系數(shù)為2①當系統(tǒng)輸入轉(zhuǎn)矩都為0，且處于下圖所示位利用toworkspace模塊對仿真程序的數(shù)據(jù)進行保存。保存數(shù)組名稱為simout，然后讓輸出的P點X方向坐標為橫坐標，Y方向坐標為從坐標畫圖，并修飾，程序如下：plot(simout(1:60,3),simout(1:60,4),'b');holdon;plot(simout(60:115,3),simout(60:115,4),'r');holdon;plot(simout(115:171,3),simout(115:171,4),'y');holdon;plot(simout(171:201,3),simout(171:201,4),'g');gridon;boxoff;title('P點運動軌跡');xlabel('P點橫坐標');ylabel('P點縱坐標');legend('第一次順時針運動','第一次逆時針運動','第二次順時針運動','第二次逆時針運動');利用toworkspace模塊對仿真程序的數(shù)據(jù)進行保存。保

②當系統(tǒng)輸入轉(zhuǎn)矩T1=T2=0，且處于下圖所示位置時（θ1=0,

θ2=0）,在驅(qū)動及重力作用及軸承等摩擦粘滯阻尼而產(chǎn)生的數(shù)度損失系數(shù)為2

②當系統(tǒng)輸入轉(zhuǎn)矩T1=T2=0，且處于下圖所示位置時（θ③當系統(tǒng)輸入轉(zhuǎn)矩T1=5、T2=0，且處于上圖位置時（θ1=0,