运动控制算法仿真验证指南

📚 共计 30 章节

运动控制概述

什么是运动控制 · 系统组成 · 应用领域 · 仿真验证的意义

仿真环境搭建

MATLAB/Simulink基础 · Python控制库 · 工具选型对比

坐标系与运动学基础

世界/关节坐标系 · 正/逆运动学 · 齐次变换矩阵

运动学矩阵

轨迹规划入门

梯形速度 · S形速度 · 多项式插值

PID控制基础

P/I/D作用 · 参数整定 · 位置环与速度环

PID仿真实践

Simulink搭建位置环 · 阶跃响应 · 抗扰动测试

前馈原理 · 前馈+反馈 · 运动控制应用

运动控制中的滤波器

低通/陷波滤波器 · 对稳定性的影响

滤波稳定性

状态空间模型

状态方程 · 能控能观性 · 状态反馈控制

现代控制状态空间

LQR最优控制

LQR原理 · Q/R选择 · 轨迹跟踪应用

MPC模型预测控制

MPC原理 · 约束处理 · 与PID对比

自适应控制

模型参考自适应 · 自校正 · 变负载场景

自适应鲁棒

H∞控制 · 不确定性建模 · 鲁棒稳定性

非线性控制基础

非线性特点 · 反馈线性化 · 滑模控制入门

非线性滑模

滑模控制仿真

滑模面设计 · 抖振抑制 · 仿真案例

力控制与阻抗控制

力/位混合 · 阻抗模型 · 柔顺控制仿真

多轴协同控制

电子齿轮/凸轮 · 交叉耦合 · 同步误差补偿

视觉伺服控制

视觉反馈 · 眼在手/眼固定 · 视觉伺服仿真

运动控制中的时延处理

时延影响 · Smith预估器 · 时延补偿策略

离散化与数字控制

离散化方法 · 采样周期 · 数字控制器实现

硬件在环仿真

HIL原理 · 实时仿真机 · 接口与信号调理

电机驱动建模

直流/永磁同步电机模型 · 驱动器非线性补偿

编码器与传感器仿真

编码器模型 · 量化误差 · 传感器噪声建模

传感器噪声

故障注入与容错控制

常见故障 · 故障检测诊断 · 容错控制策略

仿真结果分析

时域指标 · 频域伯德图 · 性能评估报告

参数优化方法

手动调参 · 网格搜索 · 遗传/贝叶斯优化

代码生成与部署

Simulink Coder生成C · 代码对接硬件 · 实时测试

部署代码生成

工业总线与通信仿真

EtherCAT协议 · 通信周期抖动 · 总线影响

综合案例1：单轴伺服系统全流程仿真

从建模到调优 · 完整流程

综合案例2：多轴机器人轨迹跟踪仿真

运动规划与控制联合仿真