移动机器人动力学控制半物理仿真研究

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２０１３年４月
计算机工程与设计
Ｃ０ＭＵＴＥＲＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＡＮＤＤＥＳＩＧＮ
Ａｐｒ．２０１３
ＶｏＬ３４Ｎｏ．４
第３ wenku.baidu.com卷
第４期
移动机器人动力学控制半物理仿真研究
叶锦华，郑炳坤，李迪，叶峰
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＡＨａｒｄｗａｒｅ－Ｉｎ－Ｌｏｏｐ（ＨＩＬ）ｒｅａｌ — ｔｉｍｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｆｏｒｍｏｒｅｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔｉｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄｔｏｖｅｒｉｆｙｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｓｃｏｎ —
ＩＭＤＵａｎｄｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｏｆｔｗａｒｅｍｏｄｅｌｂｕｉｌｔｂｙｕｓｉｎｇＳｉｍｕｌｉｎｋａｎｄＱｕａＲＣｉｓｇｕａｒａｎｔｅｅｄｂｙ８０Ｃａｒｄ，ｔｈｅｎＩＭＤＵｃａｎｂｅｃｏｎ —
仿真模型与物理模型之间交互的桥梁，在Ｓｉｍｕｌｉｎｋ上结合ＱｕａＲＣ，并通过ＣＭＥＸＳ函数保证系统动态参数的传递及Ｍａｔ —
ｌａｂ／ＲＴＷ仿真环境的高效运行，实现对整个系统的软件控制。对半物理仿真系统的轨迹跟踪控制试验表明该方法的
ｕｎｉｔ（ＩＭＤＵ）ａｎｄＭａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ．ＴｈｅｒｅａｌｄｙｎａｍｉｃｓｓｙｓｔｅｍｏｆｍｏｂｉｌｅｒｏｂｏｔｉｓｓｉｍｕｌａｔｅｄｂｙＩＭＤＵ，Ｔｈｅｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎ
ｔｒｏｌｌｅｄａｎｄｔｈｅｄａｔａｆｒｏｍＩＭＤＵｃａｎｂｅｃｏｌｌｅｃｔｅｄ．Ｍｏｒｅｏｖｅｒ，ＣＭＥＸＳ－ｆｕｎｃｔｉｏｎｔｏｉｓｕｓｅｄａｃｈｉｅｖｅｄｎａｙｍｉｃｄａｔａｐａｓｓｉｎｇａｎｄｅｆｉ —
（华南理工大学机械与汽车工程学院，广东广州５１０６４１）
摘要：为了方便进行移动机器人的动力学控制方法验证，提出一种基于ＱｕａｎｓｅｒＱ８卡、ＱｕａＲＣ开发环境、工业机电驱动单元ＩＭＤＵ和Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ的半物理实时仿真实现方法。利用ＩＭＤＵ模拟移动机器人的动力学系统，以Ｑ８卡作为
有效性。
关键词：半物理仿真；移动机器人；动力学控制；Ｑｕａｎｓｅｒ系统；Ｓｉｍｕｌｉｎｋ
中图法分类号：ＴＰ２４文献标识号：Ａ文章编号：１０００ — ７０２４（２０１３）０４ — １３４１ — ０５
（ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｏｕｔｈＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ５１０６４０，Ｃｈｉｎａ）
ｃｉｅｎｔｒｕｎｎｉｎｇｏｆｓｉｍｕｌａ－ｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓｏｆｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄｉｓｖｅｒｉｆｉｅｄｂｙｔｒ￣ｅｃｔｏｒｙｔｒａｃｋｉｎｇｃｏｎｔｒｏｌｔｅｓｔｏｆｔｈｅＨＩＬ
Ｈａｒｄｗａｒｅ — — Ｉｎ — — Ｌｏｏｐｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｆｏｒｄｙｎａｍｉｃｓｃｏｎｔｒｏｌｏｆｍｏｂｉｌｅｒｏｂｏｔ
ＹＥＪｉｎ－ｈｕａ，ＺＨＥＮＧＢｉｎｇ－ｋｕｎ，ＬＩＤｉ，ＹＥＦｅｎｇ
ｔｒｏｌｌｅｒｏｆｍｏｂｉｌｅｒｏｂｏｔ，ｗｈｉｃｈｉＳｂａｓｅｄｏｎＱｕａｎｓｅｒ０８Ｃａｒｄ，ＱｕａＲＣｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｅｎｖｉ－ｒｏｎｍｅｎｔｔ，Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｍｅｃｈａｔｒｏｎｉｃｄｒｉｖｅｓ