构建仿真模型的步骤和方法

轨迹规划得到各中间路径点的坐标值之后，进行此多关节机器人的关节控制Simulink模型的构建。首先采用7.6.2小节中所述独立关节控制来构建各关节处的电动机驱动模型（图7.54），并将其作为子系统进行封装，得到PositionControl模块，如图7.59所示。

图7.56　路径中不同位形瞬时各关节的关节坐标

图7.57　路径中不同位形瞬时各关节的关节角速度

图7.58　路径中不同位形瞬时各关节的关节角加速度

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图7.59　PositionControl模块

接着结合7.5.2小节介绍内容根据机器人的物理参数和标准D-H参数构造刚体树模型，利用Simulink机器人系统工具箱Manipulator Algorithms子模块库中的Inverse Dynamic模块，把轨迹规划得到的关节转角、关节角速度和关节角加速度作为输入，计算机器人逆运动学，得到理论需要的各关节力矩，并将这一力矩作为电动机各关节位置控制的前馈输入加到控制模型中。构建完整的Simulink控制模型，如图7.60所示。

图7.60　完整系统的Simulink仿真模型

根据逆动力学计算得到的关节力矩预估值选取永磁同步力矩伺服电动机作驱动器，选取的电动机参数见表7.4。

表7.4　所选电动机的物理参数

电动机转动惯量Jm＝0.15 kg·m2，电阻R＝7.5 Ω，电感L＝0.1 H，黏性摩擦系数B＝0.008 N·m·s·rad-1，电动机的扭矩常数Km＝0.3 N·m·A-1，反电动势常数Ke＝0.5 V·s·rad-1。设置参数见表7.4。