全向轮运动平台pdf
全向轮，全向移动2,3,4轮小车，变换矩阵。设李雅普诺夫函数为V1=;(x2+y2+0)求其导数如下,当渐进稳定时导数小于0Ⅵ1=xx+yy+ade =-kxre, yeke8上式系数为正时,李雅普诺夫函数的导数小于零,系统渐进稳定代入微分方程得到控制律如下:+ vr cos日a+k-xea+ v sin 8e t kyy+ke022差动轮直角坐标运动学方程差动轮与全向轮的区别是,全向轮小车速度方向与四个轮子的共同朝向相同可为仼意方向,而差动轮小车的切向速度方向与X轴重合,故方程中v=0微分方程如下v+v cos 0PRxet vr sin221差动轮直角坐标下控制律设计选择 Lyapunov函数如下:V2=(x2+y2)+(1k(-cosee对上式沿求导+-。sin6e cea-v+ vr cos ee)+yec-xew+ vr sin ge)D sin 0rev+xe vr cos 8e+yevr sin Be+rwr sin 0e -- sin 8 e11-Xev+xevr cos Be year sin 0e +Wrsin eeksinbe选择如下速度控制输入s。+kxxOrt vr(kye t kosine e)将上式代入 Lyapunov函数导数得到esin 2 0当上式系数为正时,V2≤0,故以上 Lyapunov函数选择正确。由此得到堪于运动学模型的轨迹跟踪速度控制律为2:os 8+lcV(kye t resin其中,k,kx,k为控制器参数。22.2控制器参数选取将控制律代入微分方程得下式(rt vr (lye t))xeRyexe(ar+ vr(kye t kesinee))+ vr sin Be-v (kye t kesinee)上式在零点附近线性化,忽略高次项得PR= ApA0Vrky -vr ke系数值与角速度和速度指令值共同决定系统根,当系数为正是所有根为负数。23对比仿真与结果仿真系统结果图如下ct(pea qle)p(7)elrorxPe, qe)图3轨迹跟踪结构图图中q(yo),v、o分别为移动机器人的线速度和角速度,ε1=(xy0)r,对于差动机器人运动学方程可表示为:COS日0Stn图中 J-sine0:pR=y):qa对于全向轮机器人运动学方程可表示为60sine cose ov=R(O)1 vy对角速度为0.2和线速度为5的圆形轨迹进行跟踪,仿真结果如下图:35302501510-5图4圆形轨迹跟踪仿真图图中×点线为差动轮跟踪轨迹,O点线为全向轮跟踪轨迹。、全向轮平台的设计对全向轮采用如下图所示的结构时,进行系统分析与设计图5互补型全向轮( omni wheels31运动学模型X图6全向轮式移动机器人运动学模型移动坐标X-Y固定在机器人重心上,而质心正好位于几何中心上。机器人P点在全局坐标系的位置坐标为:(x2y,0),三个全向轮以3号轮中心转动轴反方向所为机器人的ⅹ轴。假设三个全向轮完全相同,三个全向轮中心到车体中心位置的距离L。在移动坐标X-Y的速度用 1xe 1表示。由文献[3可得三个全间轮的速度与其在移动坐标和全局坐标系下的速度分量之间的关系分别为以下二式sin(60)xeV)=(-s(60os60)()=011-21-213×3ysin(60-0)Cos(60-6)sin(60+6)cos(60+6)Lysinecose32动力学模型在移动坐标X-Y中,设机器人在沿轴X2和Y方向上收到的力分别为Fx和Fyc第1、2、3号驱动轮提供给机器人的驱动力分别为f1、卫、3,机器人惯性转矩为M,根据牛顿第二定律可得到如下的动力学方程:3√3cos(30)-cos(30)01fFre=sin(30) sin (30)1ML2LTb22/2在地理坐标系X一Y下的方程如下:mxcos(30+0)-cos(30-0) sing 1fiFr= sin(30+0)sin(30-0)-cosefzL33基于动力学模型的控制器设计如上式所示,基于机器人动力学模型的控制方案,直接根据机器人的动力学模型设讣运动控制器,控制器的输出为机器人上驱动电机的驱动电压。基于动力学模型的控制方案,不需对驱动电机进行底层的速度控制,消除了底层速度控制带来的延时。由功力学方程:nmx3×3M」可知在休坐标系中各个方向上的控制输入输出是独立的并且相互之间无耦合;于是可在体坐标中对各个控制量分别进行控制。当以各个电机电压作为控制量U时,对体坐标系中各个方向上的控制量UF经过Ta3×3变换后得到各个电机的控制量UUF先对输入UF到体坐标各个方冋上速度V的系统等效参数[m′门进行辨识,得到由控制量UF到体坐标速度Ⅴ的传递函数:然后设计UF的控制器,经过变换后得到各电机的电压U;速度控制指令 1xe vye (l由第2节控制律求得。34基于编码器的位姿推算圆弧模型在文献L4中介绍机器人里程计圆弧模型是把移动机器人在运动过程中的实际轨迹通过圆弧去逼近234图7平台样品示意图YAYR11B(x12+11Un-1XAA(r()图8采样期间的圆弧运动轨迹图中A(xmy,0n)和B(xnx+1,yn+1,On+1)分别为在采样时问间隔内起始点与终点的位姿坐标,AB为采样期间的圆弧轨迹,利用图中儿何关系可以得到运动轨迹为圆弧时的推算公式如下L(△SR+△S少sin△SR-△Sn+1xn+6n+2(△sinenR△SL(ΔSR+△S△SYn+1=ynCOS+
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cadence16.5 pspice教程全集
cadence16.5 pspice教程全集，很详细的pspice教程，说的很详细，通俗易懂，推荐下载。cadenceCHANNEL PARTNER、 Cadence/ OrCAD拥有一批学识渊博的技术攴持人员,他们注重与工程师在工作上密切配合,尽可能提高其软件的生产效率。5、 PSpice16.5版本具有自动收敛的功能,自动调整仿真参数帮助电路收敛。6、支持多个 slPs block,实现 Matlab与 Pspice电路仿真的无缝结合7、 PSpice是当今占主导地位的,基于 SPICE的仿真器。三、 PSpice的工作流程图绘制原理图「选择分析方或修L设置仿真参数」元改件电运行仿真数结你果是香符合Y仿真结束四、 PSpice a/D基木的分析内容在选择分析方法前需要绘制电路原理图, OrcaD统一由 Capture窗口进行输入和调用 PSpice分析。在使用时绘制原理图应该注意的地方。新建时应选择调用的器件必须有模型首先,调用软件本身提供的模型库,这些库文件存储的路径为,此路径中的所有器件都有提供模型,可以直接调用。其次,若使用自己的器件,必须保证两个文件同时存在,而且器件属性中必须包含属性。原理图中至少必须有一条网络名称为,即接地。必须有激励源原理图中的端口符号并不具有电源特性,所有的激励源都存储在和库中上海市长宁区延安西路号华敏、翰尊时代广场层座邮箱cadenceCHANNEL PARTNER电源两端不允许短路,不允许仅由电源和电感组成回路,也不允许仅由电溟和电容组成的割集。解决方法:电容并联一个大电阻,电感串联一个小电阻6、好不要使用负值电阻、电容和电感,因为他们容易引起不收接下来具体介绍几种基本的分析方法和参数的设置。直流分析(直流分析指是使电路某个元器件参数作为自变量在一定范围内变化,对自变量的每个取值,计算电路的输出变量的自流偏特性。此过程中还可以指定一个参变量并确定取值范围,每设定一个参变量的值,均计算输出变量随自变量的变化特性。直流分析也是交流分析时确定小信号线性模型参数和瞬态分析确定初始值所需的分析。模拟计算后,可以利川功能绘出曲线,或任意输出变量相对任元件参数的传输特性曲线首先我们开启,打丌如图所示的界OrCAD CaptureFile Y1ew Tools Edit Lptions Windon Help〔 agenceSPARAMSCHEMATICI-bias量量量国量口口园国4D: FSPICE材料2011 EM\BANDPASS.IS图1-1 Capturer界面上海市长宁区延安西路号华敏、翰尊时代广场层座邮箱cadenceCHANNEL PARTNER接下来使用菜单:启动建立一个新的工程,如图所示PCtrltsSave AsHIL FileVerilog File图新建工程界面在图对话框中输入文件名,如“”。在下面的单选按钮中选择“”,要注意这是由直接调用的按钮,不要选错哦。那么其它的选项是仆么意思呢?数模混合仿真系统级原理图设计或设计原理图设计最后在“”中指点文件存放的文件夹后,单击,出现图界面。Rev ProiectCreate a New Project UsingHelHelp⊙ Analog or Mixed A/DTip for New Users○PAnalog orMixed A /D project. Thenew project may be b alm O Piog ammable Logic wizardor copied from an existing○ SchemLuLaliuriDBrOWS图1-3建立新电路图对话框Create pspice Prone基于已有的设计创建文件○ CReate baxIsting proerOKBuck ConverterBIOCancelCreate a上 ank project厂Hahn创建空白设计图1-4创建 PSpice文件对话框上海市长宁区延安西路号华敏、翰尊时代广场层座邮箱cadenceCHANNEL PARTNER在“ Create based upon an existing project”下可以看到许多已有的工程和电路图。我们选择“ Create a blank project”,进入到仿真电路图绘制窗凵,并开始绘制电路图。如图1-5所示。i OrCAD Capture L/=(SCHEIATICI: PAGE1)□-回回 File: Edit View Tools Place Macro0 PSpice Accessories ption3置idoy正elpcadences间器回博期②0回角6@101PGE1仿真工具栏图4罕LxF121:31:14:516::1:11101110图1-5仿真电路图输入窗口接下来,我们先要学会选择器件:选择绘图工具栏中的点击后图1-5窗口出现放置元件的窗凵如图1-6所示。注意选择的器件库必须存储在路径为卜,此路径中的所有器件都有提供模型,可以直接调用。活着如果是使用自己的器件,必须保证两个文件同时存在,而且器件属性中必须包含属性,即在图对话框中选中的器件需要有燃的标i(对丁新建器件,后续有专门教程讲解)上海市长宁区延安西路号华敏、翰尊时代广场层座邮箱cadenceCHANNEL PARTNERPlace partRPart lis上:QPND-4153/55C/DIODEUPND-41535/DIODEQPND-4153/27C/DIODEQSCH-55457-55C/DIODE05CH55125心D0DE添加元件库4527CDJoDEBTEST/TESR/ANALOG,--LibrariesxNAL口Desian CacheDIODEOPAMPSOURCEPackagingParts per PkgR?Part^∧Type: Homogeneous1k⊙Nrml+」 Search for fa图1-6放置元件的窗口如图1-6,我们选择输入“R”,找到在 analog.lib下的电阻器件,双击它就可以放置到绘图窗口屮了。接下来我们门作个简单例子来了解一下仿真的工程。当然这甲先进行的是自流扫描分析( DC Sweep)在图1-5的原理图绘制窗凵中输入如图1-7所示的电路。W图1-7原理电路图上图所用到的器件信息器件模型模型库电源VDC/ souce电阻R/ analog稳压管DI1N5225/ diode上海市长宁区延安西路号华敏、翰尊时代广场层座邮箱cadenceCHANNEL PARTNER地0注意一点:地的选择不是在 Place part,而是在 Place ground中选择名称为0的0电路图画好后存盘,然后就要开始设置仿真参数开始进行仿真了。首先,新建个仿真文件,启动 PSpice/ New simulation命令,或者自接点击仿真工具栏中按钮,得到图1-8所示对话框。在Name中输入仿真文件名,如:DC,点击“ Create”后,在原来工程文件夹中就会自动生成一个名为“DC”的文件夹,后面所作的仿真结果和工程均保存在该文件夹下,方便于管理。HeS量 uLationXNalCreateDccelInherit fromroFERoot Schematic SCHEMATIC1图1-8仿真参数设置对话框完成图1-8后,会弹出图1-9所示的仿真参数设置窗凵。我们先从 Analysis中开始看起互 ilLation setFiles0ptectorY⊙ voltageModel typ○Guba○ ModelMonte Carlo/ W orst Cs OIermParameter namePTP〕- Sweep type□L。 d bias PEndvalue: 10O Logar ta mIc DecadeincrementOvale Ist确定□取捎应用)匚帮图1-9仿真参数设置窗口在 Analysis type(分析类型)屮我们选取 DC Sweep上海市长宁区延安西路号华敏、翰尊时代广场层座邮箱cadenceCHANNEL PARTNER在 Option中,我们选取 Primary Sweep在 Sweep variable中可以看到如下几个选项Voltage Source电压源信息Current source电流源信息Global parameter全局参数Model parameter模型参数Temperature温度设置在 Sweep type中,我们可以设置为 Linear(线性); logarithmic(对数), valueline(设置点)。这里我们对电压源Ⅵ1进行设置,扫描值为-6V到10V,每次递增1V设置好后,点击确定。然后点击仿真工具栏屮的◎,运行仿真。接着就调出了 PSpice的界面,如图1-10所示。sCHELATICI-DC- PSpice ND [nC. dat (active)Iatis tait Yim amative Ia twt Trl. Iiam May cadence -oxSoHEMATIC1DC输出仿真结果区回基公回在这里,按照用户的要求可以产生各式各样的输出波形波形显示窗口或输出文件Poi"SCHEMATIC1DC[D pepooMFA仿高状态窗口,负资Reyong and cheekngeeutGreul reyn a checked no文字窗输出窗,负武显示显示本仿真执行内容本你真操作具的着的信惠2I1r010n户与执行后的信息图1-10 PSpice执行模拟窗口PSpice界面中最主要的工具栏含义如图1-11所示。对X轴坐标在对数或线性变‖对波形进行傅添加性能分析波化之间互相转换立叶变换形显示窗口QQ6amm回X查找波形上的点对Ⅴ轴坐标在对数或线计算全局性变化之间互相转换忝加波形显示出波函数值形让笪占图1-11 PSpice基木工具栏的含义选择菜单栏 Trace/ Add trace,或者点击图标,得到图1-12对话框,在这里我们可以看到有两个标签 Simulation output variables与 Functions and macros“ Simulation Output variables”中包含许多的变量,“ Functions and macros”上海市长宁区延安西路号华敏、翰尊时代广场层座邮箱cadenceCHANNEL PARTNERkdd TraceSimulation Output variable仿真输出变量Functions or macrosAnalog Operators and FunctioID11I[D1: A)回点F1:1[y1凶 voltages1:+[D1: Alv CurrerIVIDI: KIN0120输出变量的列表回 Pawer8数学运算ATANITN0127函数□NHalAVGAVGXO∨R12cs(〕v1:回 Alias namesD[〕Subcircuit NodesDB(〕41[D1ENMA风RENVMIN I11EXF〔/2D过滤显示V2(R节点M21GGG[D125 variables listedR110‖A10〔1F时输入欲观看节点的波形[OK[Cancel[ Help图1-12加入波形对话框中冇需要测量的信息函薮。在操作的过程中,比如要看最大的的值的吋候,先选择Max0函数,再选择变量的类型V1⑩D1)。我们就可以在 Trace Expression中看到表达式:MAX(Ⅵl(D1)。这是一个最为基本的步骤。若选择输出V2(D1),得到图1-13的波形。通过波形可以自己分析是否满足设计要求图1-12输出波形随输入信号的变化曲线交流分析(上海市长宁区延安西路号华敏、翰尊时代广场层座邮箱
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