Игнатова Е. И. Компьютерное моделирование исполнительных систем
роботов : учеб, пособие / Е. И. Игнатова, Н. В. Ростов. - СПб. :
Изд-во Политехи, ун-та, 2009.- 160 с.
Проанализированы математические постановки типовых задач проектирования исполнительных систем роботов. Рассмотрены методы, средства и технологии компьютерного моделирования динамических систем. Проведен компьютерный анализ кинематики и динамики манипуляционных роботов различных типов с использованием Simulink-моделей и функций библиотеки Robotics Toolbox. Проведено моделирование динамики электроприводных систем звеньев роботов с аналоговыми и цифровыми регуляторами при вариациях момента инерции, учете нелинейностей в объектах управ ления и регуляторах и при наличии упругих связей в механических передачах. При ведены программы решения задач моделирования на языке MATLAB. Предназначено для студентов направления подготовки 220400 «Мехатроника и робототехника», а также для аспирантов, научных работников и инженеров, применяющих ЭВМ в исследованиях и при проектировании робототехнических систем. Раздел 1. ЗАДАЧИ МОДЕЛИРОВАНИЯ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ РОБОТОВ Исполнительные системы как объекты проектирования Классификация исполнительных систем Процесс проектирования исполнительных систем Цели моделирования исполнительных систем Математические постановки проектных задач Контрольные вопросы Методы и средства моделирования исполнительных систем Виды моделей динамических систем Способы математического моделирования Технологии компьютерного моделирования Пакеты моделирования динамических систем Функции пакета MATLAB для решения ОДУ Специализированные библиотеки пакета MATLAB Контрольные вопросы Раздел 2. МОДЕЛИРОВАНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ СИСТЕМ МАНИПУЛЯЦИОННЫХ РОБОТОВ Аналитическое решение задач кинематики Кинематические схемы трехзвенных роботов Геометрические модели роботов Решение прямых задач кинематики Решение обратных задач кинематики Итерационное решение обратных задач кинематики Контрольные вопросы Модели кинематики в однородных координатах Представление Денавита-Хартенберга Решение прямых задач кинематики Решение обратных задач кинематики Анализ кинематики функциями Robotics Toolbox Контрольные вопросы Анализ динамики роботов Аналитические модели динамики трехзвенных роботов Векторно-матричные модели динамики роботов Анализ динамики функциями Robotics Toolbox Контрольные вопросы Раздел 3. МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОПРИВОДНЫХ СИСТЕМ ЗВЕНЬЕВ РОБОТОВ Динамика линеаризованных аналоговых приводных систем Построение линейных моделей непрерывных систем Функции библиотеки Control System Создание LTI-моделей и построение характеристик Составление векторно-матричных моделей Анализ двухконтурной системы стабилизации скорости Анализ трехконтурной позиционной следящей системы Контрольные вопросы Нелинейная динамика приводных систем Модели типовых нелинейностей Динамика нелинейного объекта управления Нелинейные модели регуляторов Контрольные вопросы Динамика приводных систем с упругими связями Анализ двухмассового объекта управления Анализ систем с ПИ-регулятором скорости Контрольные вопросы Динамика цифровых приводных систем Дискретно-непрерывные модели цифровых систем Анализ цифровой позиционной следящей системы Контрольные вопросы Заключение Библиографический список
Проанализированы математические постановки типовых задач проектирования исполнительных систем роботов. Рассмотрены методы, средства и технологии компьютерного моделирования динамических систем. Проведен компьютерный анализ кинематики и динамики манипуляционных роботов различных типов с использованием Simulink-моделей и функций библиотеки Robotics Toolbox. Проведено моделирование динамики электроприводных систем звеньев роботов с аналоговыми и цифровыми регуляторами при вариациях момента инерции, учете нелинейностей в объектах управ ления и регуляторах и при наличии упругих связей в механических передачах. При ведены программы решения задач моделирования на языке MATLAB. Предназначено для студентов направления подготовки 220400 «Мехатроника и робототехника», а также для аспирантов, научных работников и инженеров, применяющих ЭВМ в исследованиях и при проектировании робототехнических систем. Раздел 1. ЗАДАЧИ МОДЕЛИРОВАНИЯ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ РОБОТОВ Исполнительные системы как объекты проектирования Классификация исполнительных систем Процесс проектирования исполнительных систем Цели моделирования исполнительных систем Математические постановки проектных задач Контрольные вопросы Методы и средства моделирования исполнительных систем Виды моделей динамических систем Способы математического моделирования Технологии компьютерного моделирования Пакеты моделирования динамических систем Функции пакета MATLAB для решения ОДУ Специализированные библиотеки пакета MATLAB Контрольные вопросы Раздел 2. МОДЕЛИРОВАНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ СИСТЕМ МАНИПУЛЯЦИОННЫХ РОБОТОВ Аналитическое решение задач кинематики Кинематические схемы трехзвенных роботов Геометрические модели роботов Решение прямых задач кинематики Решение обратных задач кинематики Итерационное решение обратных задач кинематики Контрольные вопросы Модели кинематики в однородных координатах Представление Денавита-Хартенберга Решение прямых задач кинематики Решение обратных задач кинематики Анализ кинематики функциями Robotics Toolbox Контрольные вопросы Анализ динамики роботов Аналитические модели динамики трехзвенных роботов Векторно-матричные модели динамики роботов Анализ динамики функциями Robotics Toolbox Контрольные вопросы Раздел 3. МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОПРИВОДНЫХ СИСТЕМ ЗВЕНЬЕВ РОБОТОВ Динамика линеаризованных аналоговых приводных систем Построение линейных моделей непрерывных систем Функции библиотеки Control System Создание LTI-моделей и построение характеристик Составление векторно-матричных моделей Анализ двухконтурной системы стабилизации скорости Анализ трехконтурной позиционной следящей системы Контрольные вопросы Нелинейная динамика приводных систем Модели типовых нелинейностей Динамика нелинейного объекта управления Нелинейные модели регуляторов Контрольные вопросы Динамика приводных систем с упругими связями Анализ двухмассового объекта управления Анализ систем с ПИ-регулятором скорости Контрольные вопросы Динамика цифровых приводных систем Дискретно-непрерывные модели цифровых систем Анализ цифровой позиционной следящей системы Контрольные вопросы Заключение Библиографический список