多机器人半实物仿真系统的研究与实现

机械臂的运动分析和模拟摘要本设计采用在基于Lisp编程语言的CAD下和MATLAB软件下进行的机械臂的程序化设计，将机械臂用CAD的形式绘制出来，并用Lisp语言进行编程将Auto CAD和MATLAB软件相互联系使用产生运动轨迹坐标数据和速度加速的曲线，便能清晰的将所设计机械臂的运动形式和运动轨迹的合理性表现出来，从而能够仅仅通过适当调整在Auto CAD中机械臂的各个构件或者运动轨迹就能得出设计者想要的最优化设计，这样能够在很大程度上减少我们人要花费很大精力进行大量复杂的工程计算，大大的提高了工作效率降低工作负担。

因此采用此种方法不管是在工程的设计上还是在大量的技术计算上发挥着至关重要的作用关键词：机械臂，仿真软件，模块化Mechanical arm's movement analysis and simulationABSTRACTThis design uses a Lisp-based programming language and MATLAB under the CAD software of the robot arm under the procedures of design, the robot arm using CAD Drawing out the form, and Lisp programming language and MA TLAB will be Auto CAD software contact trajectory coordinates the use of data and accelerate the speed of the curve, can be designed to be a clear movement of the robot arm trajectory forms and demonstrated the reasonableness and thereby be able to adjust only through the appropriate arm of Auto CAD in the various components or trajectory will be able to come to designers want to optimize the design, to a large extent this can reduce our people have to spend a great deal of energy to carry out a large number of complex engineering calculations, a significant increase in the workload and reducing efficiency. Therefore to apply this method, whether in the design of the project or in the calculation of a large number of technology plays a pivotal roleKEYWORDS: manipulator, simulation software, modular摘要............................................. - 1 -ABSTRACT.......................................... - 2 -前言............................................ - 2 -第一章概述....................................... - 4 -1.1 AutoCAD技术的实际应用领域与发展................ - 4 -1.2 Lisp语言简介及在仿真方法........................ - 6 -1.3 Matlab简介及仿真应用........................... - 7 -第二章机构运动分析................................. - 9 -2.1机构运动分析的必要性 ........................... - 9 -2.2运动分析的目的及基本方法........................ - 9 -2.3关于机构和杆组的基本知识....................... - 10 -2.4机构简图 ..................................... - 11 -第三章基于Lisp-Auto CAD下的机构运动实例........... - 14 -3.1平面机构运动分析.............................. - 14 -3.11运动分析的目的............................ - 14 -3.12程序说明.................................. - 14 -3.13模拟结果及分析............................ - 14 -3.2典型机构运动仿真实例.......................... - 15 -第四章基于Matlab-Auto CAD下的机械臂仿真........... - 17 -4.1机器人介绍.................................... - 17 -4.2机器人工作原理................................ - 18 -4.3机械臂介绍及运动分析 .......................... - 19 -4.31机械臂介绍................................ - 20 -4.32机械臂的运动分析.......................... - 22 -4.4机械臂的仿真程序设计 .......................... - 27 -第五章机械臂运动实例.............................. - 30 -总结........................................... - 33 -参考文献........................................ - 37 -源程序........................................... - 38 -仿真 (simulation) 是利用模型复现实际系统中发生的本质过程，并通过对系统模型的实验来研究存在的或设计中的系统。

dSPACE 实时仿真平台软件环境及应用一、dSPACE 简介dSPACE实时仿真系统是由德国dSPACE公司开发的一套基于MATLAB/Simulink 的控制系统在实时环境下的开发及测试工作平台，实现了和MATLAB/Simulink 的无缝连接。

dSPACE 实时系统由两大部分组成，一是硬件系统，二是软件环境。

其中硬件系统的主要特点是具有高速计算能力，包括处理器和I/O 接口等；软件环境可以方便地实现代码生成/下载和试验调试等工作。

dSPACE 具有强大的功能，可以很好地完成控制算法的设计、测试和实现，并为这一套并行工程提供了一个良好的环境。

dSPACE 的开发思路是将系统或产品开发诸功能与过程的集成和一体化，即从一个产品的概念设计到数学分析和仿真，从实时仿真实验到实验结果的监控和调节都可以集成到一套平台中来完成。

dSPACE 的软件环境主要由两大部分组成，一部分是实时代码的生成和下载软件RTI（Real-Time Interface），它是连接dSPACE 统与MATLAB/Simulink 纽带，通过对RTW（Real-Time Workshop）进行扩展，可以实现从Simulink 模型到dSPACE 实时硬件代码的自动下载。

另一部分为测试软件，其中包含了综合实验与测试环境（软件）ControlDesk、自动试验及参数调整软件MLIB/MTRACE、PC 与实时处理器通信软件CLIB 以及实时动画软件RealMotion 等。

二、dSPACE的优点dSPACE 实时仿真系统具有许多其它仿真系统具有的无法比拟的优点：1、dSPACE 组合性很强。

2、dSPACE 的过渡性和快速性好。

由于dSPACE 和MATLAB 的无缝连接，使MATLAB 用户可以轻松掌握dSPACE 的使用，方便地从非实时分析、设计过渡到实时的分析和设计上来，大大节省了时间和费用。

3、性能价格比高。

dSPACE 是一个操作平台，它可用于许多产品的开发或实时仿真测试，而不是一物一用。

船舶动力系统半实物仿真平台结构图管理主机设置训练的船型后，针对相应的训练课目，将船舶1号通风机电源2号通风机电源启 动停 止启 动停 止图4 操控人机交互界面图5 动力管系人机交互界面4 基于PLC的协同控制利用KingView实现船舶动力系统半实物仿真平台硬件设备系统的监控，可减少功能的细节实现和监控程序的架构关心，开发人员只要将组态功能予以组合并且赋予特殊的逻辑就能实现想要的功能。

平台开发过程中，首先需要的人机交互界面，其次定义所需的外部设备，然后定义内存变量和I/O变量。

内存变量用于服务于程序本身的运行，I/O变量则负责与外部设备进行数据交互。

PLC控制器从盘台中采集数据，存于实时数据库中，并将数据的变化发送给人机交互界面用动画的方式形象地表示出来；对控制设备输入信号，经仿真软件进行逻辑判断及仿真计算，通过PLC智能控制技术今 日 自 动 化34 ｜ 2021.1 今日自动化Intelligent control technologyAutomation Today2021年第1期2021 No.1SH753型管道式烘丝机利用气流干燥原理，靠短时高温的作用去除梗丝内多余的水分，使其膨胀的体积固定下来，使处理后的叶丝水份达到11%~14%，填充值大于6.0 cm 3/g ，以满足卷烟工艺要求。

1 原理简介气流干燥烘丝机的欧宝燃烧炉由炉本体、燃烧器、助燃风机、电气控制系统组成，在整个工艺加工流程中，燃烧炉提供烘丝所需要的热能。

设备使用要求：炉内温度高于100 ℃时，必须使用空压气进行冷却，保证燃烧器点火头部位（即火焰探测器）不至于长期处在在高温环境下，延长火焰探测器的使用寿命。

因此，炉头空压系统是烘丝机的稳定运行的保障，对其的维护至关重要。

2 原因分析位于梗线SH753烘丝机端部的燃烧器，其炉头部位工作温度要求为80 ℃，生产过程通过人工开取手动阀持续供给空压气进行冷却，使炉头温度在80 ℃上下浮动且不超过100 ℃，以保证烘丝机稳定运行。

V ol. 16 No. 4 系统仿真学报April 2004 JOURNAL OF SYSTEM SIMULATION• 667 • dSPACE实时仿真平台软件环境及应用马培蓓1, 吴进华2, 纪军1，徐新林1( 1海军航空工程学院研究生2队, 山东 264001；2海军航空工程学院自动控制系, 山东 264001)摘要：从某种角度上来说，一个国家的半实物仿真技术的发展水平代表了其整体的科技实力。

主要介绍了dSPACE实时仿真平台的优点及其软件环境，它包括代码生成及下载软件和测试软件；阐述了基于dSPACE进行控制系统开发的步骤，它比较传统的方法具有方便、高效、精确等优越性；以此为契机，具体应用dSPACE仿真平台进行了某型反航导弹控制系统半实物仿真的开发，结果证明此次仿真实验是比较成功的。

关键词：HILS；RTI；RTW；ControlDesk；dSPACE仿真平台文章编号：1004-731X(2004) 04-0667-04 中图分类号：TP391.9文献标识码：A Software Environment and Application of dSPACE Real-Time Simulation PlatformMA Pei-bei1, WU Jin-hua2, JI Jun1, XU Xin-lin1(1Students’ Brigade of NAEI, Yantai 264001, China；2Department of Automatic Control Engineering of NAEI, Yantai 264001, China) Abstract: From a certain angle, the development of hardware-in-the-loop simulation (HILS) represents the whole science and technology’s strength for a country. This paper introduces mainly dSPACE Real-Time simulation platform and its software environment which includes RTI and ControlDesk. It expatiates on the developing steps of control system which based on dSPACE. It is more convenient, efficient and accurate than traditional methods; By right of the base, we design HILS of anti-ship missile. The results prove that the HIL experiment is successful.Keywords: HILS; RTI; RTW; ControlDesk; dSPACE Real-Time simulation platform引言HILS(Hardware-in-the-Loop Simulation)，即硬件在回路仿真。

系统仿真与应用学科一、学科简介系统仿真与应用学科是在控制科学与工程一级学科下自主设置的博士学科。

系统仿真与应用是一个XX的交叉学科，是以相似理论为基础理论，以相似技术和计算技术为技术基础的一门综合性学科，是由系统的模型与建模技术、系统仿真、系统模型校验与验证技术共同组成的一门新型的实验科学，仿真技术已成为现代工业的先导。

XX大学人工智能与机器人研究所是本学科的主要依托单位。

XX省系统仿真学会、中国系统仿真学会教育与科普工作委员会挂靠在本单位。

中国系统仿真学XX事、教育与科普工作委员会副主任薛定宇教授是本学科学术带头人。

本学科梯队结构合理，科研方向先进，研究项目较多，并有国际合作课题。

并完成了多项国家和企业重大科研项目，取得良好的经济效益和社会效益。

二、培养目标系统仿真与应用学科博士的培养目标是为国家培养系统仿真领域的高层次研究开发人才，具体目标有：1.护中国共产党的领导，拥护社会主义，热爱祖国，遵纪守法，品德优良，学风正派；2.本学科上掌握坚实宽广的理论基础和系统深入的专门知识；3.具有独立从事科学研究工作的能力。

4.在本学科领域取得一定的创造性成果。

三、学习年限与学分要求全日制攻读博士学位，学习年限原则上为3年；在职攻读博士学位，学习年限原则上为4年，但无论全日制还是在职攻读博士学位，保留学籍时间不超过6年。

学分要求：最低10学分。

四、研究方向1．工业过程的建模与仿真本方向主要以复杂工业过程为背景，采用专家系统、神经网络、遗传算法等智能方法，在现场实践中进行建模和仿真的应用研究。

2．控制系统仿真与计算机辅助设计应用MATLAB语言及相关计算机工具对控制系统的仿真算法与控制器设计算法等进行研究，研究领域包括PID控制器设计、最优控制、分数阶控制、基于网络的控制系统仿真等。

3．虚拟现实与应用虚拟现实技术应用先进的图像图形技术，为系统仿真过程提供交互式方法，丰富参与者的沉浸感与想象力，本研究方向侧重于虚拟现实软件开发及其应用研究。

半实物仿真综合舰桥实验室构建及教学应用【摘要】阐述了综合舰桥系统的基本概念，在现有条件下提出基于can总线网及以太网双网并存的半实物仿真综合舰桥实验室总体建设方案。

给出了建设目标、系统组成及基本功能。

实验室建成后可以满足教学、科研、部队服务等多种功能需求。

【关键词】计算机仿真综合舰桥系统实验室建设【中图分类号】g64 【文献标识码】a 【文章编号】2095-3089（2013）02-0247-01引言综合船桥系统采用系统设计的方法，将舰船上的各种导航、操纵控制和雷达避碰等设备有机地结合起来，利用计算机、现代控制、信息处理等技术实现舰船航行的自动化。

系统具有完善的综合导航、自动操船、自动避碰、通信和航行管理控制以及丰富的人机交互等多种功能。

系统的主要使命是实现船舶航行的高度自动化，提高航行的安全性、经济性和有效性[1]。

综合舰桥系统是借鉴民用综合船桥系统的技术，结合舰艇特点及作战需求而研制的与现代化作战系统、动力系统、电力系统、航务管理系统等相适应的舰用综合船桥系统。

综合舰桥系统完全实现了舰船导航、操控一体化和航行自动化、信息化、网络化和智能化，是未来海军主战舰艇舰桥建设的发展方向，也是当前海军院校实验室建设的重点研究对象。

综合舰桥系统需要舰艇操纵、导航、通信等多种装设备支撑，且需要以实际海洋战场环境为背景，这给实验室建设带来了难度。

同时，考虑到系统信息传播的实时性及可靠性，本文提出了在can总线网及以太网双网并存模式下，基于计算机仿真技术及装备接口技术的半实物仿真综合舰桥实验室建设方案。

1.基本组成仿真综合舰桥实验室包括真实导航装备子系统、仿真导航装备子系统和导航装备仿真运行控制子系统和通信网络四个部分。

整个系统以can总线控制网及以太网双网并存为通信模式。

1.1真实导航装备真实导航装备子系统包括：陀螺罗经、平台罗经、计程仪、测深仪、导航雷达、电子海图系统和车钟等航海仪器装备以及gps接收机、北斗、罗兰c导航仪装备。

全极化SAR半实物仿真系统胡楚锋;许家栋;李南京;张麟兮【期刊名称】《系统工程与电子技术》【年(卷),期】2010(032)007【摘要】在微波暗室内构建了一种全极化合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)半实物仿真系统.系统利用可移动的取样架模拟SAR的飞行轨迹,矢量网络分析仪作为核心仪表放置于取样架上一起运动.矢量网络分析仪的双通道经过扩展端口分别连接到两路垂直和两路水平极化的天线上,在取样架移动的过程中,可一次性获取目标的全极化散射矩阵测试数据.通过改进的滤波-逆投影算法进行信号处理,获得了目标全极化二维图像.实验给出了L波段和C波段的场景测量及成像结果,通过处理得到的图像分辨率优于0.2 m,并且成像结果与场景的物理特征相一致,验证了该系统的可行性.【总页数】3页(P1537-1539)【作者】胡楚锋;许家栋;李南京;张麟兮【作者单位】西北工业大学电子信息学院,陕西,西安,710072;西北工业大学无人机特种技术国家重点实验室,陕西,西安,710065;西北工业大学电子信息学院,陕西,西安,710072;西北工业大学无人机特种技术国家重点实验室,陕西,西安,710065;西北工业大学无人机特种技术国家重点实验室,陕西,西安,710065【正文语种】中文【中图分类】TN955【相关文献】1.半实物实时仿真系统实物雷达与数学模型原理 [J], 张玲2.无人机飞行控制半实物仿真系统设计与实现 [J], 吕永玺;屈晓波;史静平3.工业机器人半实物虚拟仿真系统设计 [J], 杜志强;李凯;宋中越;邵帅;李文欣;韦泽坤4.亚皮秒级激光回波半实物仿真系统关键技术研究 [J], 朱敏;吴楠;杨春玲;陈海燕;李睿5.软式空中加油半实物仿真系统研究 [J], 周仁先;杨尚君;林以军因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

Linux环境下基于Agent的自主机器人仿真系统刘庆龙;陈宗海【期刊名称】《计算机应用》【年(卷),期】2001(021)005【摘要】The Autonomous Robots Simulation System (AR-SIM) is developed forthe purpose of studying various issues concerning autonomous robots under complex indeterminate environment. The design principle, system structure, system feature as well as system implementation under Linux environment are described in this paper. And the paper puts forward the architecture of agent oriented autonomous robots.%针对复杂、不可预测环境下自主机器人系统的特点，研究开发了自主机器人仿真系统(AR-SIM)。

本文介绍了AR-SIM的设计目的、系统特点、系统结构，以及在Linux环境下的系统实现，并提出了一种基于Agent的自主机器人控制结构。

【总页数】3页(P13-14,17)【作者】刘庆龙;陈宗海【作者单位】中国科学技术大学自动化系;中国科学技术大学自动化系【正文语种】中文【中图分类】TP391.9;TP242.6【相关文献】1.基于HLA的Multi-Agent军事物流仿真系统研究 [J], 张帅;杨西龙;姜玉宏;刘洪娟2.基于Micro-agent的自主机器人车辆 [J], 唐文彬;朱淼良3.基于JADE的多Agent协同仿真系统设计 [J], 赵东见;杨奕飞;翟江涛4.基于多Agent的矿井通风仿真系统研究 [J], 贾晓龙5.基于Agent的半实物仿真系统结构设计 [J], 查宏文;朱明富因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。