機電一體化實驗系統(tǒng)的虛擬仿真技術研究.pdf

1、機電一體化系統(tǒng)是一個將機械、電氣和控制軟件等多個學科技術融合在一起的綜合性系統(tǒng)，它的虛擬仿真設計是一個復雜的過程，傳統(tǒng)的串行式、單領域、分散建模的設計技術與仿真方法無法實現多學科的協(xié)同設計，造成項目研究的周期過長，已很難滿足機電學科綜合性的要求，尋找新型的虛擬仿真技術實現機電領域的協(xié)同發(fā)展十分必要。
　　本課題的研究以高校建設先進自動化生產線實驗室為背景展開工作，并且以我校工業(yè)信息化實驗室的“模塊化生產系統(tǒng)(MPS,Modular

2、 Production training System)”作為平臺，建立機電實驗系統(tǒng)的虛擬仿真運動模型，可以為解決實驗室建設中遇到的資金、設備有限的問題提供幫助。本文主要工作內容和成果如下。
　?。?）機電一體化的國內外發(fā)展狀況介紹，闡述虛擬仿真技術應用于機電一體化系統(tǒng)的現狀，并對虛擬仿真的支撐技術群組進行了概括與總結。
　?。?）虛擬仿真技術的理論研究。對本課題的技術研究環(huán)境——機電概念設計器（MCD,Mechatroni

3、cs Concept Designer）的特點進行闡述與分析，總結出論文工作開展流程。研究MCD中基于物理引擎場的仿真技術，在理論上指明應用MCD進行課題研究的優(yōu)越性。同時，研究OPC通信技術標準，了解OPC協(xié)助數據傳輸過程，證明MCD與外部環(huán)境的連接的可能性，為實現虛擬調試打下理論基礎。
　?。?）實驗系統(tǒng)物理模型的搭建。首先對MPS系統(tǒng)的結構進行全面研究，對各個工作單元的功能做出分析，完成在NX當中的幾何模型建立。利用MCD的

4、知識庫設計MPS系統(tǒng)的機械屬性、功能需求以及機械行為的虛擬定義，實現了MPS系統(tǒng)的概念仿真，滿足了系統(tǒng)的基本虛擬運動條件。
　?。?）實驗系統(tǒng)虛擬模型電氣屬性與仿真操作的設計。重點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。在平臺特有的功能當中建立仿真序列，通過修改仿真序列的參數實現對虛擬運動的控制。采用虛擬系統(tǒng)當中一個電機驅動的例子，通過MATLAB求出控制系統(tǒng)的性能指標，并對數據結果進行分析，驗證虛擬系統(tǒng)與實際