機(jī)電一體化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的虛擬仿真技術(shù)研究.pdf

1、機(jī)電一體化系統(tǒng)是一個(gè)將機(jī)械、電氣和控制軟件等多個(gè)學(xué)科技術(shù)融合在一起的綜合性系統(tǒng)，它的虛擬仿真設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，傳統(tǒng)的串行式、單領(lǐng)域、分散建模的設(shè)計(jì)技術(shù)與仿真方法無(wú)法實(shí)現(xiàn)多學(xué)科的協(xié)同設(shè)計(jì)，造成項(xiàng)目研究的周期過(guò)長(zhǎng)，已很難滿足機(jī)電學(xué)科綜合性的要求，尋找新型的虛擬仿真技術(shù)實(shí)現(xiàn)機(jī)電領(lǐng)域的協(xié)同發(fā)展十分必要。
　　本課題的研究以高校建設(shè)先進(jìn)自動(dòng)化生產(chǎn)線實(shí)驗(yàn)室為背景展開(kāi)工作，并且以我校工業(yè)信息化實(shí)驗(yàn)室的“模塊化生產(chǎn)系統(tǒng)(MPS,Modular

2、 Production training System)”作為平臺(tái)，建立機(jī)電實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的虛擬仿真運(yùn)動(dòng)模型，可以為解決實(shí)驗(yàn)室建設(shè)中遇到的資金、設(shè)備有限的問(wèn)題提供幫助。本文主要工作內(nèi)容和成果如下。
　　（1）機(jī)電一體化的國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r介紹，闡述虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于機(jī)電一體化系統(tǒng)的現(xiàn)狀，并對(duì)虛擬仿真的支撐技術(shù)群組進(jìn)行了概括與總結(jié)。
　?。?）虛擬仿真技術(shù)的理論研究。對(duì)本課題的技術(shù)研究環(huán)境——機(jī)電概念設(shè)計(jì)器（MCD,Mechatroni

3、cs Concept Designer）的特點(diǎn)進(jìn)行闡述與分析，總結(jié)出論文工作開(kāi)展流程。研究MCD中基于物理引擎場(chǎng)的仿真技術(shù)，在理論上指明應(yīng)用MCD進(jìn)行課題研究的優(yōu)越性。同時(shí)，研究OPC通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，了解OPC協(xié)助數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程，證明MCD與外部環(huán)境的連接的可能性，為實(shí)現(xiàn)虛擬調(diào)試打下理論基礎(chǔ)。
　?。?）實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)物理模型的搭建。首先對(duì)MPS系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面研究，對(duì)各個(gè)工作單元的功能做出分析，完成在NX當(dāng)中的幾何模型建立。利用MCD的

4、知識(shí)庫(kù)設(shè)計(jì)MPS系統(tǒng)的機(jī)械屬性、功能需求以及機(jī)械行為的虛擬定義，實(shí)現(xiàn)了MPS系統(tǒng)的概念仿真，滿足了系統(tǒng)的基本虛擬運(yùn)動(dòng)條件。
　?。?）實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)虛擬模型電氣屬性與仿真操作的設(shè)計(jì)。重點(diǎn)研究如何為模型賦予位置控制、速度控制、傳感器等電氣功能屬性。在平臺(tái)特有的功能當(dāng)中建立仿真序列，通過(guò)修改仿真序列的參數(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)虛擬運(yùn)動(dòng)的控制。采用虛擬系統(tǒng)當(dāng)中一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的例子，通過(guò)MATLAB求出控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)，并對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行分析，驗(yàn)證虛擬系統(tǒng)與實(shí)際