移動機器人動力學控制平臺.pdf

1、在移動機器人控制系統(tǒng)的設計中，由于理論和實際存在較大差別，控制工程師往往發(fā)現仿真結果難以直接應用于實際系統(tǒng)，工作效率較低，急需一個能觀察算法實時性能的控制平臺;為了滿足移動機器人這個特殊的使用環(huán)境，該平臺需具備小型化、無線控制的特點，而現有解決方案如dSPACE實時系統(tǒng)由于體積較大且不支持無線控制，無法滿足使用要求。
　　本論文借助快速控制原型的思想，設計制作了一個球型機器人控制平臺。首先，完成機器人的軟硬件配置，并制作系統(tǒng)各部分

2、的代碼生成模塊;其次，建立機器人的仿真模型，利用仿真結果為實際調試提供參考;最后，通過實驗對系統(tǒng)的傳感器和執(zhí)行機構進行調整，再完成整體平衡控制器的調試。
　　論文的主要內容如下:
　　(1)硬件平臺設計。首先，根據系統(tǒng)要求從全局高度規(guī)劃整個電氣/機械系統(tǒng);其次，完成機械結構的設計與組裝;再次，配合機械架構對機器人的電氣系統(tǒng)進行配置與改造，為發(fā)揮機電系統(tǒng)的全部潛力打下硬件基礎。
　　(2)軟件平臺設計。首先，介紹了軟件的

3、設計思想與整個控制平臺的使用流程;其次，分別完成傳感器、執(zhí)行器的驅動程序開發(fā);再次，利用S函數將驅動程序封裝為代碼生成模塊。軟件平臺將硬件與MATLAB&Simulink環(huán)境相結合，實現了仿真與實際系統(tǒng)的無縫連接，使工程師能夠方便快捷地觀察控制算法與實際被控對象相連時算法的實際性能。
　　(3)仿真模型建立。首先，采用傳統(tǒng)機理建模的方法推導了機器人的拉格朗日方程，得到其動力學模型并進行簡要分析;其次，重點介紹了機器人的物理建模過程