機(jī)器人和數(shù)控精品課件

1、機(jī)器人和數(shù)控第1頁，共112頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)52分，星期四主要內(nèi)容一、一種新型柔索并聯(lián)機(jī)器人系統(tǒng)研究與開發(fā) 二、模糊控制matlab仿真三、數(shù)控機(jī)床開發(fā)實(shí)例四、課外作業(yè)第2頁，共112頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)52分，星期四一種新型柔索并聯(lián)機(jī)器人系統(tǒng)研究與開發(fā) (1)3臺步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動3條柔索；(2)一臺力矩電機(jī)控制操作桿的壓力，繼而保證三條柔索的拉力在一定范圍內(nèi)。第3頁，共112頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)52分，星期四抽象的機(jī)構(gòu)簡圖(1)、三個移動副a、b、c的延長線匯交于一點(diǎn)P ，各自與桿軸PQ為虎克副連接 ；(2)、三個移動副分別連于一個轉(zhuǎn)動副再連至固定平

2、臺上的三個虎克副；(3)、Q處通過虎克副-移動副穿過平臺；(4)、A，B，C位于正三角形的三個頂點(diǎn)，Q在三角形中點(diǎn)。第4頁，共112頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)52分，星期四虎克餃虎克鉸也稱萬向鉸，允許兩構(gòu)件有兩個相對轉(zhuǎn)動的自由度，相當(dāng)于軸線相交的兩個轉(zhuǎn)動副第5頁，共112頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)52分，星期四球面副球面副允許兩構(gòu)件具有3個獨(dú)立的相對轉(zhuǎn)動，可以繞x，y，z轉(zhuǎn)動第6頁，共112頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)52分，星期四虎克-移動副3個構(gòu)件，3個自由度第7頁，共112頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)52分，星期四自由度計算空間機(jī)構(gòu)的自由度Kutzbach G

3、rubler公式：其中，n為總構(gòu)件數(shù)，g為運(yùn)動副數(shù)， 為各運(yùn)動副自由度數(shù)。 第8頁，共112頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)52分，星期四自由度計算(1)總構(gòu)件數(shù)為n=12；(2)P點(diǎn)有三個虎克副，a，b，c處各有三個移動副，三個轉(zhuǎn)動副，Q出有一個虎克副一個移動副，A，B，C處各有一個虎克副。g=3+3+3+1+1+3=14；(3)P點(diǎn)3個虎克副各有2個自由度，a，b，c處轉(zhuǎn)動、移動副各有一個自由度，Q處虎克副有2個自由度，移動副1個自由度，A，B,C處虎克副各有2個自由度第9頁，共112頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)52分，星期四自由度分析結(jié)論（1）該類機(jī)構(gòu)具有3個自由度；（2）操作桿

4、PR的位置由3個參數(shù)確定，PR的位姿由約束確定。（3）新型并聯(lián)機(jī)器人姿態(tài)變量與位置變量之間是耦聯(lián)的 第10頁，共112頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)52分，星期四柔索驅(qū)動的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)(1)一條柔索代替了a、b、c處的移動副和轉(zhuǎn)動副，使構(gòu)件數(shù)顯著減少；(2)取消了P除的3個虎克副；(3)必須在R處對桿PR施加力，使柔索拉力適中；(4)方便起見，將桿倒置。第11頁，共112頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)52分，星期四分析坐標(biāo)系第12頁，共112頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)52分，星期四計算坐標(biāo)系第13頁，共112頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)52分，星期四分析坐標(biāo)系和基礎(chǔ)坐標(biāo)系之

5、間轉(zhuǎn)換 基礎(chǔ)坐標(biāo)系是經(jīng)過分析坐標(biāo)系繞z軸順時針旋轉(zhuǎn)120度，然后繞x軸逆時針旋轉(zhuǎn)180度，后平移得到的。最終可獲得分析坐標(biāo)系到基礎(chǔ)坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)會關(guān)系為其中：第14頁，共112頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)52分，星期四運(yùn)動學(xué)分析 機(jī)器人運(yùn)動學(xué)是研究機(jī)器人個關(guān)節(jié)和手爪之間位置、姿態(tài)的對應(yīng)關(guān)系的。不考慮產(chǎn)生運(yùn)動的力和力矩。 一類是給定機(jī)器人各關(guān)節(jié)角度，要求手爪的位姿，稱為正問題。另一類是已知手爪的位姿求機(jī)器人對應(yīng)于這個位置的各關(guān)節(jié)角。成為逆問題。第15頁，共112頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)52分，星期四位置分析建立坐標(biāo)系如圖P點(diǎn)坐標(biāo)為（x，y，z）PR桿長為PR桿與0 x，oy，oz

6、夾角為第16頁，共112頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)52分，星期四運(yùn)動學(xué)逆解為第17頁，共112頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)52分，星期四運(yùn)動學(xué)正解為其中：第18頁，共112頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)52分，星期四位姿與位置的耦合關(guān)系第19頁，共112頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)52分，星期四速度關(guān)系 定義驅(qū)動廣義坐標(biāo) 和計算坐標(biāo) 求導(dǎo)得 其中：分析發(fā)現(xiàn)，速度關(guān)系是線性的，僅與機(jī)構(gòu)的運(yùn)動學(xué)尺寸（鉸鏈方向、位置及移動副方向、位置）及原動件的驅(qū)動長度有關(guān)，而與原動件的運(yùn)動無關(guān) 正逆第20頁，共112頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)52分，星期四速度分析算例 要求：模型機(jī)

7、器人樣機(jī)操作桿P點(diǎn)在計算空間內(nèi)從坐標(biāo)點(diǎn)(-50 50 100)以速度矢量勻速運(yùn)動至坐標(biāo)點(diǎn)(-50 200 100)，三根柔索a、b、c驅(qū)動速度在各實(shí)時位置的速度大小 第21頁，共112頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)52分，星期四加速度關(guān)系分析將速度關(guān)系再求一次導(dǎo)其中：得到： 兩式聯(lián)系了關(guān)節(jié)和手爪之間的加速度關(guān)系對于軌跡規(guī)劃非常有用正逆第22頁，共112頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)52分，星期四算例要求：操作桿P點(diǎn)在計算空間從坐標(biāo)(-50 50 100)運(yùn)動至坐標(biāo)(-50 100 100)。要求在(-50 50 100)至(-50 0 100)段以恒定加速度，從靜止勻加速運(yùn)動；再以恒定

8、速度勻速運(yùn)動至(-50 50 100)；之后再以恒定加速度勻減速運(yùn)動至終點(diǎn)(-50 100 100)，在終點(diǎn)時速度為零 第23頁，共112頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)52分，星期四通過運(yùn)動學(xué)正、逆問題解算出結(jié)果 各柔索位置曲線 各柔索速度曲線第24頁，共112頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)52分，星期四通過運(yùn)動學(xué)正、逆問題解算出結(jié)果 各柔索加速度曲線第25頁，共112頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)52分，星期四力學(xué)分析 力學(xué)分析包括動力學(xué)和靜力學(xué)分析，動力學(xué)是在運(yùn)動學(xué)的基礎(chǔ)上，考慮作用力對運(yùn)動物體的影響 第26頁，共112頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)52分，星期四算例要求：

9、樣機(jī)操作桿工作點(diǎn)（安置筆頭）在基礎(chǔ)坐標(biāo)系內(nèi)緩慢勻速地從（0 50 0）點(diǎn)沿直線移動至（0 50 0）點(diǎn)，完成畫線操作。假設(shè)筆尖受恒定、沿-Z軸方向的恒定反力0.5牛頓。 為使筆尖保持恒力a，b，c的力拉曲線 第27頁，共112頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)52分，星期四工作空間分析 機(jī)器人的工作空間是機(jī)器人操作機(jī)的工作區(qū)域，可定義為操作機(jī)上某一給定參考點(diǎn)在空間中可以到達(dá)的點(diǎn)的集合。它是衡量機(jī)器人性能的一個重要指標(biāo)，直接反映了機(jī)器人的技術(shù)性能。 第28頁，共112頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)52分，星期四模型樣機(jī)使用卷揚(yáng)機(jī)驅(qū)動，其l=100mm，平臺中部配置的虎克-移動副轉(zhuǎn)角范圍，移動

10、副行程0-230mm。 注意：柔索只能承受拉力，不能承受壓力 為保證一定的精度，各柔索必須在一定的最小拉力之上。第29頁，共112頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)52分，星期四為模型樣機(jī)在保證各柔索有一定的最小張力要求N、N、N，工作端承受0.5 N恒定垂直操作反力（完成寫字、畫圖工作）的可靠工作空間仿真。 oXZ平面投影 oYZ平面投影 第30頁，共112頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)52分，星期四oXY平面投影 oXYZ空間第31頁，共112頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)52分，星期四軌跡規(guī)劃所謂軌跡是指是指機(jī)械手在運(yùn)動過程中的位置、速度、加速度。所謂路線是指操作機(jī)所跟蹤的空間曲

11、線，它與時間無關(guān)。 軌跡和路線的區(qū)別僅在于是否引入時間變量。第32頁，共112頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)52分，星期四機(jī)器人拋物線-直線-拋物線軌跡規(guī)劃 為保證機(jī)器人運(yùn)動狀態(tài)的平穩(wěn),其各運(yùn)動自由度可以具有拋物線-直線-拋物線( LSPB )軌跡規(guī)劃運(yùn)動第33頁，共112頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)52分，星期四兩段拋物線軌跡規(guī)劃 當(dāng)運(yùn)動距離不夠長，不允許加速到最高速度時 第34頁，共112頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)52分，星期四多軸同步運(yùn)動第i軸以極限加速度Ai加速到比它的極限速度低的速度；同時第2軸以小于其極限加速度的加速度加速到它的最大速度Vj 。然后，兩軸以常速度運(yùn)

12、動，直到它們同時減速到零。 第35頁，共112頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)52分，星期四機(jī)器人插補(bǔ)運(yùn)算1.直線插補(bǔ)其中 ，n為空間直線等分段數(shù)。不同于數(shù)控系統(tǒng)的插補(bǔ)！相對更簡單第36頁，共112頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)52分，星期四2.圓弧插補(bǔ) 略第37頁，共112頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)52分，星期四系統(tǒng)構(gòu)成及驅(qū)動控制1.三臺步進(jìn)電機(jī)是用從老式5寸軟盤驅(qū)動器上拆卸下來的經(jīng)改裝后使用，為日本制PXB43-01A型步進(jìn)電機(jī) ；2.力矩電機(jī)（用錄音機(jī)電機(jī)改裝代替）用來完成張緊細(xì)繩索的驅(qū)動 第38頁，共112頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)52分，星期四接口卡第39頁，共

13、112頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)52分，星期四接口卡1. 兩路8位數(shù)字信號輸出鎖存 2. 數(shù)字信號驅(qū)動輸出為16位，最大可同時帶動14路30V，500mA（使用ULN2003 x2 ）、2路7V，300mA(使用75452）的開關(guān)量負(fù)載。其中，用12位驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)，剩余的4位開關(guān)量輸出通道用于驅(qū)動繼電器等開關(guān)器件，控制機(jī)械本體的上電、末端工具的工作狀態(tài)。 2. 一路8位數(shù)/模（D/A）(使用DAC0832及NEC4558運(yùn)放）轉(zhuǎn)換及數(shù)字信號驅(qū)動電路和模擬信號比例放大，功率驅(qū)動電路 ，用來用來完成對張緊繩索的力矩電機(jī)控制 ；第40頁，共112頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)52分，星期

14、四接口標(biāo)志變量位分配 1.高四位開關(guān)量狀態(tài)控制位系統(tǒng)總閘；柔索張緊電機(jī)的上電；兩個末端工具的開；閉工作狀態(tài)。2.三臺電機(jī)的時序狀態(tài) Motor * 可能值為0001、0010、0100、10003.各種動作級指令最終都是對接口標(biāo)志變量進(jìn)行處 理，再傳送至接口電路驅(qū)動外設(shè)。第41頁，共112頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)52分，星期四步進(jìn)電機(jī)的控制和驅(qū)動一臺步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路原理ULN2003反向驅(qū)動器數(shù)據(jù)鎖存器第42頁，共112頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)52分，星期四ULN20037路達(dá)林頓功率驅(qū)動芯片；每路輸出最大50V，500mA.第43頁，共112頁，2022年，5月20日，2

15、0點(diǎn)52分，星期四步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動原理（2）第44頁，共112頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)52分，星期四張緊柔索力矩電機(jī)控制 而通過力學(xué)模型實(shí)時解算，實(shí)時控制力矩電機(jī)的電流，以此控制張緊柔索的張力，使得在機(jī)器人運(yùn)動過程中，三根驅(qū)動柔索所受張力始終保持在一個合適的范圍內(nèi) 第45頁，共112頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)52分，星期四ISA 總線引腳定義 A1-A31及B1-B31的62線插槽即為8位插卡插槽，它與PC/XT8位總線完全兼容 C1-C18和D1-D18為AT總線增加的36線插槽，它和62線插槽一起供16位插卡使用。 第46頁，共112頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)52分，

16、星期四1.最早的PC總線是IBM公司于1981年推出的基于8位機(jī)PC/XT的總線，稱為PC總線 ；2. 1984年IBM公司推出了16位PC機(jī)PC/AT，其總線稱為AT總線 ；3.為了能夠合理地開發(fā)外插接口卡，由Intel公司，IEEE和EISA集團(tuán)聯(lián)合開發(fā)了與IBM/AT原裝機(jī)總線意義相近的ISA總線，即8/16位的“工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)”(ISA-IndustryStandard Architecture)總線。 第47頁，共112頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)52分，星期四1. 8位ISA擴(kuò)展I/O插槽由62個引腳組成，用于8位的插卡 2. 8/16位的擴(kuò)展插槽除了具有一個8位62線的連接器

17、外，還有一個附加的36線連接器，這種擴(kuò)展I/O插槽既可支持8位的插卡，也可支持16位插卡 第48頁，共112頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)52分，星期四ISA總線的主要性能指標(biāo)如下：ISA總線的主要性能指標(biāo)如下： I/O地址空間0100H-03FFH 24位地址線可直接尋址的內(nèi)存容量為16MB 8/16位數(shù)據(jù)線 62+36引腳 最大位寬16位(bit) 最高時鐘頻率8MHz 最大穩(wěn)態(tài)傳輸率16MB/s 中斷功能 DMA通道功能 開放式總線結(jié)構(gòu)，允許多個CPU共享系統(tǒng)資源 第49頁，共112頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)52分，星期四接口板功能塊圖第50頁，共112頁，2022年，5月2

18、0日，20點(diǎn)52分，星期四機(jī)器人語言機(jī)器人語言根據(jù)作業(yè)描述水平的高低，通常分為三級：（1）動作級；由使手爪從一個位置到另一個位置的一系列命令組成。動作級語言每一個命令（指令）對應(yīng)于一個動作，命令比較容易，易于編程。（2）對象級；它是描述操作物體間關(guān)系使機(jī)器人動作的語言，即是以描述操作物體之間的關(guān)系為中心的語言 （3）任務(wù)級。 任務(wù)級機(jī)器人編程系統(tǒng)必須有能力自動地完成許多規(guī)劃的任務(wù)。例如，當(dāng)發(fā)出“抓住螺栓”的指令時，任務(wù)級語言系統(tǒng)能規(guī)劃出一條運(yùn)動的路徑，并做到與周圍任何一個障礙物不發(fā)生碰撞，然后自動地在螺栓上選擇一個很好的抓著點(diǎn)，并且抓住它。第51頁，共112頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)5

19、2分，星期四作者開發(fā)了一套解釋性執(zhí)行語言，屬于動作級機(jī)器人語言。靠操作者簡單地從計算機(jī)鍵盤輸入操作指令或命令文件( .rob )。該機(jī)器人語言系統(tǒng)作解釋性執(zhí)行，識別指令類型、數(shù)據(jù)，進(jìn)行解算處理，控制接口卡、驅(qū)動器，驅(qū)動控制機(jī)器人模型實(shí)現(xiàn)命令指定的操作。 第52頁，共112頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)52分，星期四第53頁，共112頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)52分，星期四第54頁，共112頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)52分，星期四該機(jī)器人樣機(jī)操作語言系統(tǒng)中指令集主要包括：循環(huán)控制指令（FOR nNEXT，用于簡化機(jī)器人操作中的重復(fù)性工作的程序編制，其中n為指定循環(huán)次數(shù)）；直線

20、移動類指令( MOVE FROM A TO B ，控制機(jī)器人操作桿工作點(diǎn)從當(dāng)前位置經(jīng)A點(diǎn)到達(dá)B點(diǎn)； MOVE TO A , 從當(dāng)前位置到達(dá)A點(diǎn)； MOVE A ，從當(dāng)前位置到達(dá)相對當(dāng)前位置坐標(biāo)為A 的位置，這里 A 是借鑒Auto CAD 中的坐標(biāo)表示)；作空間圓弧移動指令( ARC A B C , A、B、C為給定空間圓弧上三點(diǎn)，控制機(jī)器人操作桿工作點(diǎn)從當(dāng)前位置移至A點(diǎn)，以解算出的圓弧路徑經(jīng)B點(diǎn)到達(dá)C點(diǎn))；顯示當(dāng)前位置指令( GET )；速度設(shè)置指令( SPEED n )；末端執(zhí)行器操作指令( SNAPON n 、SNAPOFF n，n指第n個末端執(zhí)行器 )；延時待機(jī)指令( WAIT n，n

21、為延時時間，以秒為單位 )；結(jié)束退出指令( END )。第55頁，共112頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)52分，星期四例程1MOVE FROM 0 0 10 TO -20 20 0MOVE to 20 20 0MOVE 0 -40 0MOVE from -20 -20 0 TO -20 20 0END例程2FOR 3 ARC -10 0 0 0 10 0 10 0 0 ARC 10 0 0 0 -10 0 -10 0 0 NEXTEND 第56頁，共112頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)52分，星期四 機(jī)器人模型樣機(jī)寫字結(jié)果 第57頁，共112頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)52分，星

22、期四主要內(nèi)容一、一種新型柔索并聯(lián)機(jī)器人系統(tǒng)研究與開發(fā) 二、模糊控制matlab仿真三、數(shù)控機(jī)床開發(fā)實(shí)例四、課外作業(yè)第58頁，共112頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)52分，星期四模糊控制matlab仿真第59頁，共112頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)52分，星期四 需要用到的matlab 模塊Fuzzy logic toolbox設(shè)計模糊控制器Simulink進(jìn)行控制系統(tǒng)的仿真模糊控制matlab仿真第60頁，共112頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)52分，星期四simulink模糊控制算法仿真步驟1.在matlab命令行輸入fuzzy命令，打開工具箱；第61頁，共112頁，2022年

23、，5月20日，20點(diǎn)52分，星期四simulink模糊控制算法仿真步驟2.利用這個工具制作一個*.fis的文件。這個文件就是模糊控制器的核心！3.在simulink中和以往進(jìn)行PID控制一樣建立模型 ；4.在simulink的庫里點(diǎn)擊Fuzzy Logical toolbox，拖一個Fuzzyl logical controller with rule viewer，雙擊這個環(huán)節(jié)，在彈出的對話框的fis Matrix里填入你自己起的*.fis的名字，不需輸入后綴fis。 第62頁，共112頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)52分，星期四設(shè)計模糊控制器步驟1.在設(shè)計模糊控制器（*.fis)前，設(shè)

24、計控制器需要的輸入輸出個數(shù)。例如本例中擬采用偏差E和偏差變化率Ec這兩個量作為模糊控制器的輸入，模糊控制器有一個輸出。 第63頁，共112頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)52分，星期四第64頁，共112頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)52分，星期四2.確定隸屬函數(shù)。雙擊黃色和綠色的方框就可以進(jìn)入隸屬函數(shù)編輯對話框了。設(shè)置E,Ec的range為-6,6，u的range為-1,1。然后每一個變量再添加4個輸入隸屬函數(shù)，總共7個。matlab提供了11種隸屬函數(shù)，第一次用選擇常用的三角形trimf，區(qū)別不大的。三角形隸屬函數(shù)有三個點(diǎn)確定，其實(shí)是三角形底邊兩個端點(diǎn)和中點(diǎn)。第65頁，共112頁，20

25、22年，5月20日，20點(diǎn)52分，星期四第66頁，共112頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)52分，星期四設(shè)計輸入/出變量范圍及隸屬函數(shù)雙擊打開規(guī)則庫設(shè)計窗口第67頁，共112頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)52分，星期四3.確定模糊規(guī)則 第68頁，共112頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)52分，星期四模糊規(guī)則使用的規(guī)則表第69頁，共112頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)52分，星期四4.導(dǎo)出*.fis文件第70頁，共112頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)52分，星期四仿真實(shí)例控制對象 第71頁，共112頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)52分，星期四仿真模型分析控制對象模糊控制器輸入

26、信號調(diào)節(jié)參數(shù)第72頁，共112頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)52分，星期四參數(shù)Gain對控制性能的影響三個參數(shù)中Gain類似于PD控制中的P，過小則穩(wěn)態(tài)誤差大，上升時間長。過大，穩(wěn)態(tài)誤差小了，上升時間小了，但是出現(xiàn)超調(diào)，繼續(xù)增大則出現(xiàn)振蕩。 第73頁，共112頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)52分，星期四參數(shù)Gain2類似于PD控制中的D，可以調(diào)整系統(tǒng)的阻尼。對于電容-電阻電路，傳遞函數(shù)分母為Ts+1，T=RC為系統(tǒng)的時間常數(shù)。修改Gain2可以改善系統(tǒng)的時間常數(shù)，使上升時間減小或增加。其作用相當(dāng)于改變電容大小，放電時間減小或增大。對于機(jī)械的彈簧-阻尼系統(tǒng)，T=f/k，調(diào)整D相當(dāng)于改變f

27、。由仿真知，Gain2可以從負(fù)到正改變，值越大，系統(tǒng)的上升時間越大，響應(yīng)越慢。當(dāng)改為負(fù)值時，系統(tǒng)地上升時間越來越小，以至于阻尼太小，發(fā)生振蕩。第74頁，共112頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)52分，星期四參數(shù)Gain1可修改的范圍比較大。對系統(tǒng)的影響相對較小。它是對誤差E的放大，或縮小，只要合適就行了。 第75頁，共112頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)52分，星期四說明：1.模糊規(guī)則庫相當(dāng)于模糊關(guān)系矩陣，表示了輸入輸出的關(guān)系；2.在實(shí)際控制器使用時，大多使用查表法，不進(jìn)行中間計算。3. 仿真中使用matlab7.0，模糊控制工具箱，一運(yùn)行就出錯，提示一個max控件不能接受boolean

28、輸入，這需要改兩個地方，第一，把前面的=的輸出設(shè)置為uint(8)類型，第二，修改max環(huán)節(jié)的一個選擇框，需要輸入輸出類型相同，不要選擇。 第76頁，共112頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)52分，星期四主要內(nèi)容一、一種新型柔索并聯(lián)機(jī)器人系統(tǒng)研究與開發(fā) 二、模糊控制matlab仿真三、數(shù)控機(jī)床開發(fā)實(shí)例四、課外作業(yè)第77頁，共112頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)52分，星期四數(shù)控機(jī)床開發(fā)實(shí)例第78頁，共112頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)52分，星期四概況 數(shù)控軟片裁片機(jī)是東北大學(xué)機(jī)械電子工程研究所專門為航空航天系統(tǒng)開發(fā)的用于對火箭發(fā)動機(jī)絕熱軟片進(jìn)行切邊倒坡口操作的專用數(shù)控設(shè)備。該設(shè)備

29、為一5軸3聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)，共用伺服電機(jī)6臺（X軸由兩臺伺服電機(jī)同步驅(qū)動），步進(jìn)電機(jī)一臺，三相交流電機(jī)二臺。不需模具，不需定位，自動編程，使用十分方便。該設(shè)備由三部分組成：機(jī)械本體、控制箱和操作臺。第79頁，共112頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)52分，星期四機(jī)械結(jié)構(gòu)該機(jī)床具有典型的門型結(jié)構(gòu)，由床身、龍門架、刀架、回轉(zhuǎn)工作臺等組成；除了三個直角坐標(biāo)外，還具有兩個回轉(zhuǎn)坐標(biāo)，即回轉(zhuǎn)工作臺的轉(zhuǎn)動和刀桿的擺動。根據(jù)負(fù)載的不同，X軸、Y軸、Z軸采用滾珠絲杠直接與電機(jī)相連后傳遞動力；B軸、C軸與電機(jī)之間用減速器減速后相連。龍門架X方向的運(yùn)動，由兩臺分別安裝在龍門架兩側(cè)的電機(jī)雙邊驅(qū)動。第80頁，共112頁，

30、2022年，5月20日，20點(diǎn)52分，星期四電器組成1.本機(jī)床的傳動系統(tǒng)共有6臺電機(jī)，選用交流伺服電機(jī)，配合增量式光電編碼器作為電機(jī)輸出的角度測量元件，組成半閉環(huán)的控制系統(tǒng)。2.主軸電機(jī)的工作速度應(yīng)該在300到350轉(zhuǎn)之間，采用步進(jìn)電機(jī)作為主軸電機(jī)。3.真空系統(tǒng)使用了一臺旋片式的真空泵，真空泵由一臺普通三相異步電動機(jī)帶動。4.傳動系統(tǒng)的正、負(fù)極限位置安裝有行程開關(guān)，供電電壓是直流24V。第81頁，共112頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)52分，星期四控制系統(tǒng)組成及特性第82頁，共112頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)52分，星期四1.控制器 多軸運(yùn)動控制卡，PMAC2-PC：可以控制8個軸

31、的同步運(yùn)動；實(shí)現(xiàn)空間直線、圓弧的插補(bǔ)，均勻非有理三次樣條曲線和非均勻非有理三次樣條曲線的插補(bǔ)等 ；通過ISA總線與PC機(jī)相連，用戶可以開發(fā)自己的應(yīng)用程序。第83頁，共112頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)52分，星期四1.目前計算機(jī)數(shù)控（CNC）技術(shù)正朝著從封閉式數(shù)控系統(tǒng)向開放式數(shù)控系統(tǒng)的方向發(fā)展。2.開放式數(shù)控系統(tǒng)較封閉式數(shù)控系統(tǒng)具有軟、硬件可互換性、可移植性、可擴(kuò)展性和互操作性等幾方面的優(yōu)點(diǎn) 第84頁，共112頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)52分，星期四3.開放式數(shù)控技術(shù)可分為兩類：（1）是基于PC機(jī)的數(shù)控技術(shù)，這種數(shù)控系統(tǒng)利用PC機(jī)的主板、CPU、內(nèi)存等硬件作為數(shù)控系統(tǒng)的硬件，在此

32、基礎(chǔ)上編寫控制軟件；（2）NC嵌入PC的數(shù)控技術(shù)，這種數(shù)控系統(tǒng)利用NC作為運(yùn)動控制，插補(bǔ)、位置控制等工作，同時利用PC機(jī)豐富的軟硬件資源和強(qiáng)大的功能負(fù)責(zé)系統(tǒng)的管理、顯示、模擬加工、網(wǎng)絡(luò)通信等工作 第85頁，共112頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)52分，星期四第86頁，共112頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)52分，星期四第87頁，共112頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)52分，星期四外部標(biāo)志輸入編碼器反饋輸入控制指令輸出正限位負(fù)限位回零輸入脈沖信號方向信號使能信號A+，A-，B+，B-，C+，C-第88頁，共112頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)52分，星期四伺服驅(qū)動器主電路配線第8

33、9頁，共112頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)52分，星期四200V交流供電機(jī)使用驅(qū)動器電源來自編碼器的反饋第90頁，共112頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)52分，星期四來自上機(jī)的控制指令送至上位機(jī)的反饋信號警報輸出第91頁，共112頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)52分，星期四控制軟件數(shù)控裁片機(jī)的軟件為用戶提供了操作與監(jiān)控的功能，其中主要包括：自動編程、程序下載、代碼圖形復(fù)原、實(shí)時位置顯示、手動控制、精確運(yùn)動、狀態(tài)顯示、警報顯示等模塊。 第92頁，共112頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)52分，星期四控制軟件結(jié)構(gòu)第93頁，共112頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)52分，星期四第9

34、4頁，共112頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)52分，星期四應(yīng)用程序主要模塊實(shí)現(xiàn)方法1.手動控制實(shí)現(xiàn)方法：應(yīng)用程序調(diào)用dll函數(shù)， PmacGetResponseA，向運(yùn)動控制卡發(fā)送在線指令，如： #1j+，#1j/#2j/等。 第95頁，共112頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)52分，星期四應(yīng)用程序主要模塊實(shí)現(xiàn)方法2.程序管理實(shí)現(xiàn)方法：文件管理由VB實(shí)現(xiàn)，下載程序，執(zhí)行程序是通過VB調(diào)用dll函數(shù)PmacDownloadA和發(fā)送在線指令實(shí)現(xiàn)的。第96頁，共112頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)52分，星期四3.自動編程模塊第97頁，共112頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)52分，星期

35、四 DXF文件的識別 DXF(Drawing eXchange File)是由AUTODESK 公司制定的圖形交換文件，用于AutoCad與其他公司的CAD軟件之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，或者是利用高級語言提取DXF文件圖形信息，進(jìn)行分析處理一個DXF文件包括6個段：標(biāo)題段、類別段、表段、塊段、實(shí)體段、對象段。在每段的開始和結(jié)束處有起始段標(biāo)記和段中止標(biāo)記，文件結(jié)尾有文件結(jié)束標(biāo)志EOF 第98頁，共112頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)52分，星期四名稱 標(biāo)記意義起始段標(biāo)記0SECTION表示一個段的開始。每一個段前均應(yīng)用。標(biāo)題段2HEADER包含圖的通用信息。如AutoCad數(shù)據(jù)庫的版本號,系統(tǒng)變量、

36、參數(shù)包含的變量名和它的值。類別段2CLASSED包含應(yīng)用和定義的類。表段2TABLES包含定義如塊、標(biāo)注、層的風(fēng)格、坐標(biāo)、視窗配置,文本字體等的符號表。塊段2BLOCKS包含圖中塊的名稱、位置比例等信息。實(shí)體段2ENTITIS包含各種實(shí)體如線、圓、弧等的位置、粗細(xì)、顏色等的信息。對象段2OBJECTS包含對象的定義和相關(guān)信息。段終止標(biāo)記2ENDSEC表示一個段的結(jié)束。文件結(jié)束標(biāo)記2EOF表示整個DXF結(jié)束。每一個段前均應(yīng)有。第99頁，共112頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)52分，星期四DXF文件實(shí)例內(nèi)容說明省略標(biāo)題段，類別段等0段標(biāo)志代碼SECTION段開始標(biāo)志2段名代碼ENTITIES實(shí)

37、體段段名0實(shí)體名代碼LINE直線實(shí)體5句柄 28句柄號330指向所有者詞典的軟鍵指針標(biāo)識符/句柄(可選) 第100頁，共112頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)52分，星期四0句柄號100子類標(biāo)記AcDbEntity子類名8圖層名代碼EbLayer2電子圖板第二個圖層（0層為第一個）6線型名代碼CONTINUOUS粗實(shí)線62顏色名代碼1紅色100子類標(biāo)記AcDbLine子類名10直線起點(diǎn)X坐標(biāo)代碼17.23直線起點(diǎn)X坐標(biāo)值20直線起點(diǎn)Y坐標(biāo)代碼23.56直線起點(diǎn)Y坐標(biāo)值30直線起點(diǎn)Z坐標(biāo)代碼0.0直線起點(diǎn)Z坐標(biāo)值11直線終點(diǎn)X坐標(biāo)代碼117.23直線終點(diǎn)X坐標(biāo)值21直線終點(diǎn)Y坐標(biāo)代碼123.56直線終點(diǎn)Y坐標(biāo)值31直線終點(diǎn)Z坐標(biāo)代碼0.0直線終點(diǎn)Z坐標(biāo)值0段標(biāo)志代碼ENDSEC段結(jié)束標(biāo)志第101頁，共112頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)52分，星期四第102頁，共112頁，2022年，5月20日，20點(diǎn)52分，星期四控制軟件與PMAC的通訊 應(yīng)用程序與PMAC之間的通訊包