外文翻译-以控制为中心的模拟器的机电一体化设计.doc

国际杂志上 智能感知和智能化系统，第 2 卷，第 2，2009 年 6 月 以控制为中心的模拟器的机电一体化设计 案例研究： Gyroscopically 稳定单轮机器人 朱震、A. Al-Mamun and Myint Phone Nain 通讯作者： A.马蒙 (eleaam@nus.edu.sg) 电子与计算机工程系 新加坡民族大学 新加坡 117576 ? ? ? ? 抽象 — —为援助复杂机电系统的设计开发一个3 维仿真平台是本文件提出的。它使用部件由e.g.,SolidWorks 三维绘图软件绘制的亚当斯（机械系统动力学自动分析 软件）绘制这一机制的动态行为的动画模拟。这个综合仿真平台集成了三维模拟器ADAMS与 MATLAB软件的控制程序仿真。这种集成使设计师可以采用以控制为中心的新颖设计复杂的机械结构，这种集成使设计师可以采用以控制为中心的方去设计在机电一体化系统中使用的复杂的机械结构。单轮机器人的动态分析作为本文的一个案例去说明他的用途。这个仿真环境可以被轻松地通过简单的 alteringSolidWorks 图纸扩展到任何复杂的机械系统。 ? 关键词 — — Gyrobot，亚当斯，单轮机器人、 动态仿真 本文介绍了一个以控制为中心的用于机电一体化系统设计的方法。在这种方法下，控制器的设计不被作为一个独立问题，而是与机制设计交织在一起的。这两个设计是被同时提出的。在本文，我们通过放置一个机械系统的虚拟原型来概述这两个共存的设计的方法，这个机械系统是根据闭环控制，去分析这个系统的动态行为并进行微调的机械设计。 仿真在任何复杂的机电系统设计中都很重要，因为这关乎着复杂的结构和操作。传统上，大多数模拟是基于计算机的，还要求数学建模。这种模型用于描述系统动力学和寻找其动态响应。这种模型还用于预测在一组给定参数和初始条件下的系统行为。 开发3D运动仿真的ADAMS与在控制界很流行的MATLAB/SIMULINK软件结合在一起来建造一个以控制为中心的设计平台。这种运动模拟器使用了三个具有不同连接器参数的三维机械制图合并成一个复杂的机电一体化系统。这样就消除了需要导出复数和非线性系统的动态行为的数学模型。这种模拟器曾经被广泛用于在开路控制和闭路控制中分析GYROBOT的动态行为。 亚当斯 （自动动态分析的机械系统） 开始作为一般用途的项目去分析正在进行大的非线性位移而形成非线性力和输入的议案的系统。这种方法由尼古拉。奥尔兰代亚开发。它可以被归类为一个一般用途的数字代码，利用统筹发展非最小集的运动方程。此运动仿真软件分析复杂的行为辨识程序集，并因而使用户能够测试虚拟原型和优化设计就建立许多物理原型。它使用僵硬集成商来解决这些方程和稀疏矩阵代数来解决其最内层计算循环中的线性方程组。自成立以来，重大发展投资导致工业上复杂虚拟原型机制造工具的广泛应用。在最近发表的文章上报道了设计和开发的仿人机器人虚拟样机技术的使用。 ADAMS允许用户从 CAD 系统中导入几何或生成一个实体模型的实现从头做起。我们采用了第一种方法：用 SOLIDWORKS软件制造 GYROBOT的不同部件。然后将这些部件转移到ADAMS来制定最终模型。GYROBOT是一个车轮状的自主汽车，这种设计的动机被植根于正在运行的自行车和其优秀的机动能力的稳定。滚动轮有内在的持续直立的倾向。如果这种轮是倾斜的而不是落在一边，那么他就会导向倾斜的那一边。GYROBOT 的特殊结构设计采用了转动轮子的这些特征。综合仿真平台将简化机电一体化系统的设计阶段。而且呢，他还可以让学生和研究者更深刻地理解任何复杂的机械。ADAMS和 MATLAB的集成使得控制工程师完成设计周期而不生成任何原型。此外可以使用模拟结果也可以被用于对机械设计的微调。本文的结论包括：(i)用ADAMS软件开环仿真的GYROBOT(ii) 闭环系统的仿真。这一综合的系统，可以用于任何机电一体化系统的控制中心的设计，只要通过简单地替换GYROBOT任何复杂系统的机械结构的3D 绘图。 第二部分。GYROBOT：机械结构和模型 GYROBOT设计的动机源于动态自行车出色的转向能力和动态稳定性。自主汽车及其转向能力的特殊结构的稳定性可以使用动态的滚动轮作为示例来解释说明。滚动轮子的角动量防止了它掉落在一侧。如果轮子被向一侧倾斜，而不至于落到那一侧去的现象是由于称为陀螺仪的精度。使gyrobot倾斜的驱动来自于掀动重飞轮高速旋转的反应。飞轮被设置在 GYROBOT的内壳里，并且被悬挂于gyrobot 所使用的两轴万向节的轴上。飞轮大的角动量添加到动态稳定性，并提供对态度扰乱的不敏感性。因此，即使固定式 gyrobot 可以直立。这种特殊结构在很多方面比起常规多轮式自主车辆有着优势。由于电子零件时闭路的，