SimMechanics机械臂建模与仿真：利用Matlab的SimMechanics进行机械臂的模型搭建及动力学仿真（五）

五、单关节控制

提示：同前几节一样，这些教程重点阐述Simulink对机械臂建模的操作，对于机械臂的运动学、动力学部分，几乎不涉及，默认受众为已基本了解机械臂运动学和动力学内容的人。

针对关节控制部分，主要涉及到的知识点为：



因此：在alpha=I，belt=0的情况下，单关节控制需要的考量就非常简单了！
我们需要对前面建立的轨迹规划模块进行修改，使其能够输出速度v和加速度a。

再根据闭环方程建立一个闭环控制器，注意：其输出为扭矩！

kp，kv为闭环增益，在系统为临界阻尼的情况下，kv=2根号kp，

其中，kp为期望的闭环刚度，由于模拟条件限制，我们认为的设置其闭环刚度为16。
其单关节控制器模块如图所示：

调整Simulink-PS模块的单位：

调整关节的属性，设置为扭矩驱动，增加Sensor菜单的位置、速度输出量，也可以增加扭矩输出量查看扭矩的变化情况。

连线，如果想查看那些输出了，可以增加scope模块查看，注意传感器的输出量要经过PS-Simulink Converter模块的转换才能进行信号处理，注意设置其单位！

由此，单关节控制器完成。同上一节的内容联合起来，就是将上一节的开环控制改为闭环控制！

下一节内容将对机械臂的建模进行细化，并将建模过程简单处理，增加其内部的物理属性。

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补充：
该机械臂类型为RRPR类型机械臂，最有还有一个旋转关节，其中，前三个关节控制末端执行器的位置，最后一个关节确定他的姿态，所以，我们在一开始建立的逆运动学模块中，加入theta变量，其直接作用于最后一个旋转关节。这部分内容，大家可以自行完成。由于本系列教程只是对机械臂建模仿真的教学，许多细节地方还需要大家自己检查完善！