建設(shè)目的

  機(jī)器人動(dòng)力學(xué)控制算法是實(shí)現(xiàn)機(jī)器人高級(jí)功能的必要技術(shù)，也是機(jī)器人領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。復(fù)雜動(dòng)力學(xué)控制算法實(shí)驗(yàn)室配置有直線電機(jī)一級(jí)（二級(jí)、三級(jí)）倒立擺、可變桿長(zhǎng)直線電機(jī)倒立擺、旋轉(zhuǎn)電機(jī)倒立擺、開(kāi)源三軸機(jī)械臂等驗(yàn)證機(jī)器人復(fù)雜動(dòng)力學(xué)控制算法的科研平臺(tái)。

  支持研究方向

  LQR控制算法研究；

  模糊控制算法研究；

  魯棒控制算法研究；

  神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制算法研究；

  滑?？刂扑惴ㄑ芯浚?

  自適應(yīng)魯棒控制算法研究；

  基于模型的動(dòng)力學(xué)控制算法研究。

  I.開(kāi)源直線電機(jī)一級(jí)（二級(jí)、三級(jí)）倒立擺系統(tǒng)

  直線電機(jī)倒立擺實(shí)驗(yàn)室實(shí)物圖

  產(chǎn)品概述

  開(kāi)源直線電機(jī)一級(jí)（二級(jí)、三級(jí)）倒立擺（型號(hào)：LIP1（2/3））是由工業(yè)級(jí)高精密直線電機(jī)、角度傳感器、擺桿、控制系統(tǒng)和上位機(jī)組成?？刂葡到y(tǒng)是基于TI TMS320F28335 DSP和MATLAB/Simulink開(kāi)發(fā)。該平臺(tái)結(jié)合計(jì)算機(jī)仿真和嵌入式實(shí)時(shí)控制技術(shù)，能實(shí)現(xiàn)硬件在回路（HIL）和快速控制原型（RCP）設(shè)計(jì)的功能，是基于模型設(shè)計(jì)（MBD:Model-Based Design）開(kāi)發(fā)，可以完成如LQR最優(yōu)控制、模糊控制、滑模控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等運(yùn)動(dòng)控制理論的相關(guān)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。

  平臺(tái)控制算法代碼完全開(kāi)源，系統(tǒng)提供典型系統(tǒng)的時(shí)域響應(yīng)和穩(wěn)定性分析、根軌跡、線性系統(tǒng)矯正、PID控制和LQR控制，以及直線電機(jī)速度控制和位置跟蹤等實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，可作為科研工作者檢驗(yàn)自動(dòng)控制算法的科研平臺(tái)。

  開(kāi)源直線電機(jī)一級(jí)（二級(jí)、三級(jí)）倒立擺

  產(chǎn)品特點(diǎn)

  工業(yè)級(jí)高精密直線電機(jī)，推力輸出線性度好，數(shù)學(xué)模型精確，無(wú)機(jī)械傳動(dòng)干擾；

  基于MBD工程開(kāi)發(fā)方法。建模、仿真、代碼生成和下載等均在MATLAB/Simulink上完成；

  開(kāi)放式控制開(kāi)發(fā)框架，代碼開(kāi)源，支持用戶自主開(kāi)發(fā)算法，如PID、LQR、滑模、模糊、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等控制算法，提供開(kāi)發(fā)應(yīng)用實(shí)例；

  支持?jǐn)[桿伸縮定制，支撐系統(tǒng)建模、經(jīng)典控制理論、現(xiàn)代控制理論、最優(yōu)控制和智能控制等實(shí)驗(yàn)。

  開(kāi)發(fā)概圖

  開(kāi)發(fā)流程圖

  Simulink模型圖

  II.可變擺桿直線電機(jī)一級(jí)倒立擺系統(tǒng)

  產(chǎn)品概述

  可變擺桿直線電機(jī)一級(jí)倒立擺系統(tǒng)（型號(hào)：RIP1）是由工業(yè)級(jí)高精密直線電機(jī)、角度傳感器、連續(xù)可變擺桿、控制系統(tǒng)和上位機(jī)組成?？刂葡到y(tǒng)是基于TI TMS320F28335 DSP和MATLAB/Simulink開(kāi)發(fā)。該平臺(tái)結(jié)合計(jì)算機(jī)仿真和嵌入式實(shí)時(shí)控制技術(shù)，能實(shí)現(xiàn)硬件在回路（HIL）和快速控制原型（RCP）設(shè)計(jì)的功能，是基于模型設(shè)計(jì)（MBD:Model-Based Design）開(kāi)發(fā)，可以完成如LQR最優(yōu)控制、模糊控制、滑?？刂?、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等運(yùn)動(dòng)控制理論的相關(guān)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。

  平臺(tái)控制算法代碼完全開(kāi)源，系統(tǒng)提供典型系統(tǒng)的時(shí)域響應(yīng)和穩(wěn)定性分析、根軌跡、線性系統(tǒng)矯正、PID控制和LQR控制，以及直線電機(jī)速度控制和位置跟蹤等實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，可作為科研工作者檢驗(yàn)自動(dòng)控制算法的科研平臺(tái)。

  產(chǎn)品特點(diǎn)

  擺桿長(zhǎng)度可自由伸縮，伸縮長(zhǎng)短可定制，方便老師和學(xué)生研究在連續(xù)可變模型下的系統(tǒng)相關(guān)特性實(shí)驗(yàn)。支撐系統(tǒng)建模、經(jīng)典控制理論、現(xiàn)代控制理論、最優(yōu)控制和智能控制等實(shí)驗(yàn)；

  工業(yè)級(jí)高精密直線電機(jī)，推力輸出線性度好，數(shù)學(xué)模型精確，無(wú)機(jī)械傳動(dòng)干擾；

  基于MBD工程開(kāi)發(fā)方法，建模、仿真、代碼生成和下載等均在MATLAB/Simulink上完成；

  開(kāi)放式控制開(kāi)發(fā)框架，代碼開(kāi)源，支持用戶自主開(kāi)發(fā)算法，如PID、LQR、滑模、模糊、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等控制算法，提供開(kāi)發(fā)應(yīng)用實(shí)例。

  開(kāi)發(fā)概圖

  開(kāi)發(fā)流程圖

  Simulink模型圖

  III.開(kāi)源旋轉(zhuǎn)電機(jī)一級(jí)倒立擺系統(tǒng)

  產(chǎn)品概述

  開(kāi)源旋轉(zhuǎn)電機(jī)一級(jí)倒立擺（型號(hào)：LIP3）是基于TI TMS320F28335 DSP和MATLAB/Simulink開(kāi)發(fā)。該平臺(tái)由交流伺服電機(jī)、角度傳感器、擺桿、控制系統(tǒng)和上位機(jī)組成。結(jié)合計(jì)算機(jī)仿真和嵌入式實(shí)時(shí)控制技術(shù)，能實(shí)現(xiàn)硬件在回路（HIL）和快速控制原型（RCP）設(shè)計(jì)的功能，是基于模型設(shè)計(jì)（MBD:Model-Based Design），可以完成如LQR最優(yōu)控制、模糊控制、滑模控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等運(yùn)動(dòng)控制理論相關(guān)實(shí)驗(yàn)的教科研平臺(tái)。

  該平臺(tái)控制算法代碼完全開(kāi)源，提供典型系統(tǒng)的時(shí)域響應(yīng)和穩(wěn)定性分析、根軌跡、線性系統(tǒng)矯正、PID控制實(shí)驗(yàn)和LQR控制，以及直線電機(jī)速度控制和位置跟蹤等實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，可作為科研工作者檢驗(yàn)自動(dòng)控制算法的科研平臺(tái)。

  開(kāi)源旋轉(zhuǎn)電機(jī)一級(jí)倒立擺

  產(chǎn)品特點(diǎn)

  開(kāi)放性：基于TI TMS320F28335 DSP和MATLAB/Simulink開(kāi)放式控制開(kāi)發(fā)平臺(tái)，實(shí)驗(yàn)案例代碼開(kāi)源，支持用戶自主開(kāi)發(fā)算法，包括PID、LQR、滑模、模糊、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等控制算法。

  基于MBD的工程設(shè)計(jì)方法：建模、仿真、代碼生成和一鍵下載均在MATLAB/Simulink上完成；

  實(shí)驗(yàn)案例豐富：系統(tǒng)建模實(shí)驗(yàn)、經(jīng)典控制理論實(shí)驗(yàn)、現(xiàn)代控制理論實(shí)驗(yàn)、最優(yōu)控制實(shí)驗(yàn)和智能控制等實(shí)驗(yàn)；

  知識(shí)點(diǎn)詳實(shí)：提供數(shù)據(jù)建模、自動(dòng)控制、建模仿真、MATLAB/Simulink和TI TMS320F28335 DSP的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用等知識(shí)。

  開(kāi)發(fā)概圖

開(kāi)發(fā)流程圖

Simulink模型圖

  IV.開(kāi)源三軸機(jī)械臂系統(tǒng)（擬人臂）

  產(chǎn)品概述

  開(kāi)源三軸協(xié)作機(jī)械臂系統(tǒng)（擬人臂型號(hào)：ROCR3）是基于TMS320F28335 DSP和MATLAB/Simulink開(kāi)發(fā)的教科研平臺(tái)。其由機(jī)械臂本體（3個(gè)機(jī)械臂關(guān)節(jié)及其連桿和底座）、控制系統(tǒng)、上位機(jī)和穩(wěn)壓電源組成。每個(gè)機(jī)械臂關(guān)節(jié)由諧波減速機(jī)、力矩電機(jī)、高精度絕對(duì)值編碼器、高精度增量式光電編碼器和伺服驅(qū)動(dòng)器組成。該機(jī)械臂系統(tǒng)使用全自主研發(fā)的關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器及運(yùn)動(dòng)控制器，為教學(xué)和科研提供優(yōu)越的開(kāi)放性支撐。

  該系統(tǒng)控制算法源代碼開(kāi)源，提供豐富的運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)控制實(shí)驗(yàn)以及伺服電機(jī)控制實(shí)驗(yàn)案例，如正逆運(yùn)動(dòng)學(xué)實(shí)驗(yàn)、單雙關(guān)節(jié)PID動(dòng)力學(xué)算法實(shí)驗(yàn)、單關(guān)節(jié)自適應(yīng)控制算法實(shí)驗(yàn)以及單雙關(guān)節(jié)零力拖動(dòng)實(shí)驗(yàn)等，該系統(tǒng)可以作為相關(guān)專業(yè)和課程的運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)及伺服驅(qū)動(dòng)算法的科研平臺(tái)。

  開(kāi)源三軸機(jī)械臂系統(tǒng)

  產(chǎn)品特點(diǎn)

  伺服性能優(yōu)良，重復(fù)定位精度高，機(jī)械臂易于安裝，使用便利。

  工業(yè)產(chǎn)品化的設(shè)計(jì)，工業(yè)機(jī)械臂產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。

  控制器采用MATLAB/Simulink軟件進(jìn)行編程，用戶可以更好更快地研究控制算法。

  控制器采用CAN總線通訊，控制周期可以短到1.5ms。

  提供交流伺服驅(qū)動(dòng)器的電流、速度、位置三閉環(huán)的伺服控制方法、以及梯形加減速等運(yùn)動(dòng)控制算法。

  可進(jìn)行零力拖動(dòng)等高級(jí)動(dòng)力學(xué)算法和機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)的開(kāi)發(fā)。

  開(kāi)發(fā)概圖

開(kāi)發(fā)流程圖

Simulink模型圖