基于LabVIEW的控制系统仿真的意义

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2014-05-30 12:27 标签： 控制系统仿真实验
基于LabVIEW的X2并联机械手的机电一体化仿真与控制系统设计-电子产品世界论坛
基于LabVIEW的X2并联机械手的机电一体化仿真与控制系统设计
　　介绍：
　　X2 并联机械手由 Delta 机器人变形简化而来，由两个移动副和若干转动副组成，两条机械手臂连杆呈 交叉型结构，两个移动副作为机械手的驱动。该机械手具有两个平动自由度，能实现一个平面内的二维移动，主要用于工业生产线上产品的快速抓取和放置工作。本文以该 X2 并联机械手为研究对象，首先建立 机构的运动学方程，进而利用了 NI 的虚拟原型技术，即在 LabVIEW 下结合 SolidWorks COSMOSMotion 模块对机械手进行了机电一体化仿真。机械手的控制系统采用工控机+运动控制模块模式，在软件层上调用 LabVIEW 视觉与运动模块函数，开发了该机械手的运动控制软件及界面，实现了包括单轴调整、点位运动、 轨迹轮廓运动和回零等功能。
　　应用方案：
　　本文针对 X2 并联机械手，首先建立其运动学方程，利用 LabVIEW 编程软件完成其参数化的运动学 仿真平台。进而在 LabVIEW 下结合 SolidWorks COSMOSMotion 模块对该机械手进行机电一体化仿真。 在此基础上，搭建了基于 PC+运动控制模块的控制系统硬件平台，利用 NI Motion Assistant 及 LabVIEW 的视觉与运动模块开发了该机械手的控制系统软件及其友好的操作界面。
　　1. 机构运动学分析
　　X2 并联机械手的结构简图如图 1 所示。根据其结构简图，我们可以进而得出动平台位置坐标关于两 个滑块 d 1 ， d 2 的运动学方程。
　　其中， d 1 ， d 2 分别为滑块 1 和 2 在 xoy 坐标系中到 y 轴的距离，5 为机构动平台。
　　2. 机电一体化仿真
　　首先，在 LabVIEW 软件中建立机械手的数学模型，这里以实现一个矩形的抓取轨迹为例。同时，通过 LabVIEW SolidWorks Mechatronics 工具包调用 SolidWorks 机械手三维虚拟模型，以仿真生成的滑块 位置数据作为驱动，在 SolidWorks 里自动实现轮廓运动轨迹的仿真。调用和仿真界面如图 2 所示。
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联机械手的机电一体化仿真与控制系统设计
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基于LabVIEW的控制系统仿真
在控制理论教学和实验中，存在着设备短缺、教学手段单一等问题，采用虚拟控制系统实验方式可有效地解决这些问题。本文对控制系统仿真的意义与研究现状作了介绍，提出并确定了基于LabVIEW的控制系统仿真的实施方案。应用NI公司的LabVIEW 2009、控制设计工具包作为软件开发工具，实现了控制系统的建模、分析与设计这一系列过程的计算机仿真。经过编写程序和发布应用程序，最终开发出了一种交互式实验教学系统。该系统包含信号发生器、典型环节、质点－弹簧－阻尼器系统和一级倒立摆系统四个子模块，用户可进行控制系统建模、性能分析、PID设计、LQR设计等方面的研究。各个子模块运行良好，整个系统具有操作简单、界面友好和实时交互的特点；对于教学和实验的改革和创新具有一定的指导意义。
文中详细介绍了该实验教学系统的设计思路与设计过程。主体部分是对系统各个子模块的理论分析、相应的算法分析和虚拟仪器程序的编写，此外还涉及程序的动态调用和发布应用程序等内容。
关键词：控制系统；仿真；LabVIEW；倒立摆；实时交互
Simulation of Control System Based on LabVIEW
In the teaching and experimental process of control theory, there exist problems such as equipment shortages, monotonous teaching methods and etc. We can use Virtual Instrument to solve these problems effectively. This paper introduces the significance and research status of the control system simulation, puts forward and determines the implement scheme of the Control System Simulation Based on LabVIEW. Use NI's products
LabVIEW 2009, Control Design Toolkit
as software development tools to realize computer simulation of the control system modeling, analysis and design process. After writing programs and publishi
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