[发明专利]一种网络化柔性机械臂控制仿真平台及其工作方法

权利要求书

1.一种网络化柔性机械臂控制仿真平台的工作方法，其特征在于：包括如下步骤，

步骤1，启动远程监测系统，运行主界面；点击控制器及参数设置系统的远程控制按钮及远程监测系统的链接按钮启动远程工作模式，或直接使用控制器及参数设置系统启动本地工作模式；其中步骤2至步骤6为远程工作模式；

步骤2，选择需要使用的控制算法，点击远程监测系统上对应的GUI调用按钮，调用相对应的子界面，并关闭当前界面；

步骤3，在远程监测系统的子系统界面中，通过远程参数设置模块输入仿真系统的各项模型参数及控制参数；

步骤4，启动仿真，远程监测系统的参数状态显示模块负责调用远程通信接收到的仿真数据实现各状态量及仿真曲线的绘制；

步骤5，用户根据反馈信息进行回应，实现所需的后续操作，回到上一级主界面；

步骤6，重复以上流程直至结束；

所述工作方法通过网络化柔性机械臂控制仿真平台实现，包括柔性机械臂数学模型（1）、控制器及参数设置模块（2）和远程监测系统（3）；所述柔性机械臂数学模型（1）通过内存读写（4）与控制器及参数设置模块（2）实现数据的传输，控制器及参数设置模块（2）与远程监测系统（3）之间通过以太网连接，基于TCP/IP通信协议（5）进行数据的发送与接收工作；

所述柔性机械臂数学模型是基于Simulink搭建的被控对象的数学模型，包括柔性机械臂的数学表达式及数据发送与接收模块；

所述控制器及参数设置模块包括参数设置模块、控制方案选择及实现模块，使用者根据实际需要设置控制参数及模型参数，并选择相应的控制方法，所述控制方法包括但不限于PID控制、神经网络控制、滑模控制、模糊控制、鲁棒控制、自适应控制及预测控制等；

所述控制器及参数设置系统包括控制方案选择及实现模块、期望轨迹设置模块及参数设置模块；所述控制方案选择及实现模块负责确定使用的控制算法，期望轨迹设置模块负责给定被控对象的仿真运动轨迹，参数设置模块负责给定仿真系统的各项控制参数及模型参数；所述控制器及参数设置系统基于GUI编写的程序，包含控制方案选择及实现模块，及参数设置模块；所述控制方案选择及实现模块设置需要使用的控制算法，所述控制算法包括但不限于PID控制、神经网络控制、滑模控制、模糊控制、鲁棒控制、自适应控制及预测控制；所述参数设置模块提供各项控制参数及模型参数的设置界面；

所述远程监测系统通过远程通信给定控制器及参数设置模块的各项参数，并对柔性机械臂数学模型的参数状态及仿真情况进行实时监测；所述远程监测系统包括远程参数给定模块及参数状态显示模块，所述远程参数 给定模块负责建立与控制器及参数设置模块的通信，实现控制参数及模型参数的远程给定与仿真数据的实时接收；参数状态显示模块负责实现仿真系统各项参数及仿真曲线实时状态的实时显示；所述远程监测系统基于以太网远程给定控制器及参数设置系统的各项参数，通过数值方式以显示各输入参数的值，并通过动态绘图的方式显示各被观测状态量，包括控制律、仿真控制系统输出状态值及观测器输出值的曲线，实现对仿真系统各参数及仿真结果的实时监测。

2.根据权利要求1所述的网络化柔性机械臂控制仿真平台的工作方法，其特征在于：所述柔性机械臂数学模型为被控柔性机械臂的数学模型表达式，利用力学关系建立两自由度的柔性机械臂数学模型，所述表达式如下：

其中，和分别表示连杆和转子的角位置；I和J分别表示连杆和转子的转动惯量；K代表关节刚度系数；M，g，l分别表示连杆质量、重力加速度和连杆中心至关节长度；u表示电机转矩输入。

3.根据权利要求2所述的网络化柔性机械臂控制仿真平台的工作方法，其特征在于：所述柔性机械数学模型包括柔性机械臂的模型数学表达式及数据发送与接收模块，所述数学表达式以S函数方式存储为单文件负责仿真任务，所述数据发送与接收模块负责与仿真平台主界面链接实现仿真结果数据的发送任务。