Modelica Thiết kế hệ thống cơ điện tử

1. Sơ đồ động của cánh tay robot 3 bậc tự do:

Bảng D-H

Động học thuận robot:
Ma trận D-H biểu diễn vị trí tương đối giữa 2 khâu:
cos(i )  cos(a i ) *sin(i ) sin(a i ) *sin(i ) a *cos(i ) 
 sin( ) cos(a ) *cos( )  sin(a ) *cos( ) a *sin( ) 
i
i
i
i
i
i 

 0

sin(a i )
cos(a i )
di


0
0
1
 0



C1
S

0
A1   1
0

0

S1

0 C1
1 0
0 0

 C2
S
1
A2   2
0

0

 S2
C2
0
0

0 a2 * C2 
0 a2 * S 2 
1
0 


0
1 

C3
S
2
A3   3
0

0

 S2
C2
0
0

0 a2 * C2 
0 a2 * S3 
1
0 

0
1 

0

0
0 
d1 


1

C1C23
S C
0
A3  0 A1 *1 A2 * 2 A3   1 23
 S 23

 0
0

 0R
A3   T3
0

C1S 23
 S1S 23
C23
0

S1 C1 (a 2 C2  a 3C23 ) 
C1 S1 (a 2 C2  a 3C23 ) 
1 d1  a2 S 2  a3 S 23 

0
1


0

r3 

1

Trong đó:
0

r3 : tọa độ khâu thao tác.

0

R3 : ma trận chỉ hướng khâu thao tác.

Cánh tay robot 3 bậc tự do: 3 khâu động, 3 khớp động (góc quay thay đổi bằng 3
động cơ), 1 khâu cố định (đế)


2. Các phần tử tương ứng trong Modelica:
 BodyShape (tương ứng với 1 khâu)

Thông số của khối “bodyShape”:

r: Vị trí điểm tác động của a lên b gốc ở a.
r_CM: Vector trọng tâm của khâu, gốc ở a.
m: khối lượng của khâu.

 Revolute: khớp xoay


Thông số của khối “Revolute”:

phi: góc xoay ban đầu
w: tốc độ ban đầu
a: gia tốc đầu
 Khối World: Hệ tọa độ cố định gắn với đất


 Khối Step: tạo tín hiệu đầu vào dạng bước nhảy

 PositionAsis: bộ truyền động cho khớp qua bộ giảm tốc, có bộ điều khiển PID:
ví trí và vận tốc


Khối PositionAsis nằm trong thư viện youBot:
Nguồn: />Link tải:
/>
Thông số của khối này bao gồm thông số của động cơ, bộ PID,….


3. Mô hình mô phỏng:
Đổi tên các khối trong mô hình để thuận tiện cho việc mô phỏng.


4. Kết quả mô phỏng:
Sau khi điền các thông số cần thiết của mô hình: góc quay, vận tốc,…. Thì ta
tiến hành bấm mô phỏng:

Nhập thời gian mô phỏng:

Kết quả mô phỏng với các đáp ứng theo thời gian:
 Đáp ứng của gia tốc:

 Đáp ứng của góc quay:


 Đáp ứng của vận tốc:

 Đáp ứng của mômen lực: