【正文】 參數(shù)計(jì)算；(4)實(shí)現(xiàn)速度、加速度的數(shù)值仿真。 為此，開發(fā)設(shè)計(jì)了程序模塊結(jié)構(gòu)，簡述如下： (1)框架模塊 該模塊將其他模塊有機(jī)的結(jié)合起來，構(gòu)成整個(gè)應(yīng)用程序的主體框架，通過圖形界面的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶的響應(yīng)和內(nèi)部消息、結(jié)構(gòu)化參數(shù)傳遞等功能。(2)計(jì)算模塊 該模塊由位姿反解計(jì)算模塊和運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算模塊兩個(gè)模塊組成。位姿反解計(jì)算模塊主要完成機(jī)構(gòu)在不同位姿參數(shù)時(shí)求解出機(jī)構(gòu)的輸入值。，實(shí)現(xiàn)流程圖見附錄1；運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算模塊主要時(shí)根據(jù)虛設(shè)機(jī)構(gòu)影響系數(shù)法建立的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型來求解機(jī)構(gòu)的速度及加速度。 (3)文件模塊 主要是將計(jì)算出來的數(shù)據(jù)進(jìn)行有序的存儲(chǔ)以利于查詢及反復(fù)調(diào)用。(4)仿真模塊 主要實(shí)現(xiàn)模型的運(yùn)動(dòng)仿真和運(yùn)動(dòng)學(xué)曲線仿真，模型的運(yùn)動(dòng)仿真是在計(jì)算機(jī)上真實(shí)的再現(xiàn)機(jī)構(gòu)的實(shí)體模型的運(yùn)動(dòng)；運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真主要是將計(jì)算出的速度與加速度運(yùn)用MATLAB進(jìn)行數(shù)值仿真技術(shù)以曲線的形式繪制出來。 本章小結(jié)本文介紹的在MATLAB下進(jìn)行的機(jī)構(gòu)仿真及運(yùn)動(dòng)仿真，充分利用MATLAB的語言功能，從上面介紹的編程過程看，只要列出機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)模型再運(yùn)用MATLAB的矩陣計(jì)算功能，面向?qū)ο蟮睦L圖及圖形界面功能，則很容易設(shè)計(jì)出仿真程序，可見該程序設(shè)計(jì)簡單、快捷、操作方便；基于模塊化的程序設(shè)計(jì)，提高了代碼的重用率，還有益于機(jī)構(gòu)的擴(kuò)充；另外，由于MATLAB具有擴(kuò)展編程能力，使得在自成體系的MATLAB環(huán)境下編寫的軟件通過引擎可在其他語言環(huán)境下調(diào)試和運(yùn)行，這更加提高了程序的通用性與實(shí)用性；通過該仿真程序的運(yùn)用，體現(xiàn)了仿真程序在機(jī)器人研究中的實(shí)用性；本仿真軟件將對(duì)其它空間機(jī)構(gòu)仿真軟件的開發(fā)提供很好的借鑒；它將對(duì)機(jī)構(gòu)的深入研究起到很好的輔助作用。結(jié) 論在機(jī)器人研究過程中，經(jīng)常會(huì)開發(fā)出許多新的機(jī)型，然而這些新機(jī)型要得到應(yīng)用推廣，就必須進(jìn)行一系列的基礎(chǔ)研究，本文正是針對(duì)這一問題進(jìn)行了研究，通過本課題的研究取得了以下的研究成果：(1)給出了少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)3RRR的位置反解算法；運(yùn)用影響系數(shù)法建立了它的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，并成功地進(jìn)行了數(shù)值仿真，通過仿真驗(yàn)證了所建立的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型是正確的。(2)在系統(tǒng)地研究了 3RRR機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)建模的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了它的運(yùn)動(dòng)學(xué)數(shù)值仿真，又編制了模型的三維仿真及模型運(yùn)動(dòng)仿真軟件。 由于機(jī)構(gòu)研究的復(fù)雜性和多樣性，還有許多問題需要進(jìn)一步深入研究和探討，例如對(duì)該機(jī)構(gòu)的誤差分析、奇異分析等；又如，在本文的模型仿真程序的編制中，可以將每個(gè)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)模型封裝成控件，界面設(shè)計(jì)及程序框架用當(dāng)今較為流行的VC++，三維圖形仿真用Open GL，而數(shù)值計(jì)算用MATLAB，這樣編制出更加開放、通用的軟件，同時(shí)將新指標(biāo)的分析軟件融合進(jìn)仿真程序中，所有類似問題的解決和后續(xù)研究工作的展開，對(duì)于更加充分的了解機(jī)構(gòu)特性及仿真軟件的推廣將大有裨益。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我學(xué)會(huì)了綜合運(yùn)用自己所學(xué)的知識(shí)，理論與實(shí)踐相結(jié)合；使我的思路更加開闊，對(duì)以前所學(xué)的知識(shí)有了良好的總結(jié)，又對(duì)以后綜合運(yùn)用知識(shí)打下基礎(chǔ)。同時(shí)，也鍛煉了我獨(dú)立工作的能力，培養(yǎng)了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度。但是由于時(shí)間倉促并且自己水平有限，可能存在許多不足之處，希望在以后的學(xué)習(xí)和工作中進(jìn)一步深入的學(xué)習(xí)與探討。參考文獻(xiàn)1 ，2 阮沈勇，王永利，3 張錚，楊文平，石博強(qiáng)，4 蘇金明，（上）.電子工業(yè)出版社，5 ，6 許波，7 ，8 胡守信，9 黃真，孔令富，方躍法，《并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)學(xué)理論及控制》，機(jī)械工業(yè)出版社，北京，1997 現(xiàn)代機(jī)床數(shù)字控制技術(shù) 中國林業(yè)出版社 2006 數(shù)控機(jī)床編程與工藝 西北工業(yè)出版社 2009 現(xiàn)代機(jī)床數(shù)字控制技術(shù) 國防工業(yè)出版社 2007 金屬切削機(jī)床 機(jī)械工業(yè)出版社 200715. 王棟臣　數(shù)控機(jī)床操作 山東科學(xué)技術(shù)出版社 2008 機(jī)床數(shù)控原理與系統(tǒng) 機(jī)械工業(yè)出版社 2006 匯編語言程序設(shè)計(jì) 1994 電子與自動(dòng)化 1999附錄1 位姿反解流程圖附錄2 英文資料及翻譯對(duì)開關(guān)控制的直流直流功率轉(zhuǎn)換器建模與仿真的鍵合圖方法摘 要鍵合圖方法是為了對(duì)boost類型的開關(guān)型直流直流功率轉(zhuǎn)換器的建模和仿真而提出來的。這種功率轉(zhuǎn)換器是通過PWM策略來控制的。PWM控制的直流直流功率轉(zhuǎn)換器的一個(gè)一般鍵合圖模型是用理想的無損變壓器原理獲得的。上面提到的鍵合圖模型相當(dāng)于對(duì)應(yīng)電腦協(xié)議包的一個(gè)輸入，叫做DESIS，它能一系列有確切控制參數(shù)的微分方程式作為系統(tǒng)模型。電腦包也能夠仿真一般和實(shí)際的離散PWM控制的直流直流功率轉(zhuǎn)換器在一個(gè)給定反饋負(fù)荷比中的響應(yīng)。關(guān)鍵詞：直流直流功率轉(zhuǎn)換器；鍵合圖；轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換電網(wǎng)系統(tǒng)在許多設(shè)備中起著重要的作用，尤其是在功率轉(zhuǎn)換如直流直流轉(zhuǎn)換模式功率轉(zhuǎn)換器中。而且，功率轉(zhuǎn)換器在越來越廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域中起重要作用。如：通信和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，可攜帶電源操縱設(shè)備，非屏蔽電源。功率轉(zhuǎn)換器高性能、小噪聲、體積小的新要求對(duì)技術(shù)提出新要求，而且許可這些設(shè)備在聯(lián)合式建模、仿真和反饋控制策略中有創(chuàng)新的觀點(diǎn)。直流直流功率轉(zhuǎn)換器已經(jīng)被電源電力和自動(dòng)控制理論領(lǐng)域的研究者深入的研究過。這些一般設(shè)備是通過PWM反饋控制理論控制的，它的復(fù)雜性從傳統(tǒng)的線性反饋方案改為更加復(fù)雜的非線性和自適應(yīng)控制選擇?；赑WM反饋原理的反饋控制的直流直流轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)，大部分屬于一般模型。一般的說，這些一般模型沒有離散的本質(zhì)，而且有作為一個(gè)有效的控制輸入?yún)?shù)的負(fù)荷比函數(shù)，可以由線性或非線性，動(dòng)態(tài)或靜態(tài)，連續(xù)或采樣，或反饋策略來合成。傳統(tǒng)的PWM控制的直流直流功率轉(zhuǎn)換器的一般模型是由所謂的狀態(tài)平均模型構(gòu)成的。這些模型最早在Refs[8,9]中介紹，更多一般模型也被K[11]提出過，它基于求微分方程通解的分析理論。這些方法表明傳統(tǒng)的狀態(tài)一般模型很容易作為一個(gè)更完善的平均過程的初始狀態(tài)近似值。幾何平均計(jì)算也被SR in Ref[10]應(yīng)用，把這些平均模型和理想變化模型聯(lián)系起來，經(jīng)常稱為“轉(zhuǎn)換流向圖”。Smedley和Cuk[12]介紹了圖形模型技術(shù)，由此獲得可見描繪圖，它統(tǒng)一了PWM控制的直流直流功率轉(zhuǎn)換器的大小模型。一種拉格朗日方法最近由Refs[13]中的作者提出，這證明Refs[8]中的狀態(tài)平均模型全部來自物理觀點(diǎn)而不是數(shù)學(xué)觀點(diǎn)。，作為一個(gè)系統(tǒng)的繪圖方法來追蹤組成一個(gè)正在研究特定系統(tǒng)的元素或子系統(tǒng)中的幾個(gè)連接中的能量流動(dòng)。這項(xiàng)技術(shù)在許多工程和純科學(xué)理論中經(jīng)歷了很大的發(fā)展，而且十分流行，這超越了本文在如此廣的領(lǐng)域中徹底回顧的目的。因此，為了使讀者得到更進(jìn)一步的細(xì)節(jié)和參考，本文設(shè)計(jì)涉及了R[14]的書……等。鍵合圖最初用于集總參數(shù)方法的連續(xù)系統(tǒng)中。最近，幾個(gè)作者作了大量實(shí)驗(yàn)工作，試圖通過鍵合圖代表離散系統(tǒng)，這種趨勢是典型的在電力電子領(lǐng)域中產(chǎn)生的。在上面引用的機(jī)件中，轉(zhuǎn)換設(shè)備根據(jù)傳統(tǒng)的鍵合圖元素明確的描述。你會(huì)說在鍵合圖方法學(xué)中不存在對(duì)轉(zhuǎn)換裝置的通用描繪，Stormberg[24]已經(jīng)提議在概念上以非標(biāo)準(zhǔn)鍵合圖元素定義理想的轉(zhuǎn)換，應(yīng)用理想電源的開關(guān)構(gòu)成之間的親密關(guān)系。Lorenz[22]也把轉(zhuǎn)換描述為一個(gè)終端元件，一個(gè)涉及信道的一端口元件。Lorenz和Haffet[23]把轉(zhuǎn)換描述為一個(gè)控制源，而B[19]提出用有固定因果關(guān)系的接受器來描繪。Asher[25]通過調(diào)制變壓器描述轉(zhuǎn)換機(jī)制，這基于測試裝置分別在開和關(guān)狀態(tài)下是否有正確的電壓或電流條件通過。D[28]和DT和R 把轉(zhuǎn)換模擬成調(diào)制轉(zhuǎn)換器—電阻器的聯(lián)合。Michel把轉(zhuǎn)換組成描述為省電一端口鍵合圖元件，它是一個(gè)簡單連接結(jié)構(gòu)的一部分。Refs[22,24]中講述了一些方法并介紹了轉(zhuǎn)換作為可變因果關(guān)系元件，代表了網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的一個(gè)變化。和此趨勢相反，DT和R提出了一個(gè)獨(dú)一無二的因果關(guān)系，所提到的鍵合圖轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)在文獻(xiàn)中沒有注意到。事實(shí)上，只有D[28]提出了一些仿真結(jié)果。在本文，鍵合圖方法用來對(duì)boost類型的直流直流功率轉(zhuǎn)換器的建模。但是結(jié)果可以容易的擴(kuò)展到其他裝置。例如：buckboost,buck,cuk變換器。鍵合圖方法本質(zhì)和Ref[12]中發(fā)展的流向圖建模技術(shù)很相似。在這項(xiàng)技術(shù)中，首先，我們確定和每一個(gè)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相連的電路的鍵合圖，符合調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換的兩種可能位置。然后，下一步應(yīng)用一個(gè)合適的轉(zhuǎn)換連接把兩種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的鍵合圖聯(lián)合起來。轉(zhuǎn)換連接比目前文章中提到的任何一種替代物都容易描述。事實(shí)上，我們直接從結(jié)果和流動(dòng)變量的代數(shù)關(guān)系鍵合圖轉(zhuǎn)換裝置的陳述。本文說明了有離散增量（或旋轉(zhuǎn)比率）的理想變換器，完全符合代表轉(zhuǎn)換位置的代數(shù)約束。最后，我們也可以以各種各樣的方法看待轉(zhuǎn)換連接，根據(jù)要研究開關(guān)轉(zhuǎn)換器的哪方面。例如，需要一個(gè)變換器的平均模型，那么轉(zhuǎn)換連接被一個(gè)負(fù)荷比調(diào)制連接代替，這樣一個(gè)平均連接可以有效的描述為一個(gè)有轉(zhuǎn)換比率的理想無損變壓器，它由與下面的PWM反饋控制模式相連的補(bǔ)償負(fù)荷比函數(shù)來說明。如果需要一個(gè)變換器一個(gè)實(shí)際的（例如非連續(xù)）PWM模型，轉(zhuǎn)換連接被簡單的認(rèn)為是能把實(shí)現(xiàn)PWM轉(zhuǎn)換位置仿真為一個(gè)合適的直角序列的非線性元件。變換器的一個(gè)穩(wěn)態(tài)平均鍵合圖模型可以在理想變壓器中由連續(xù)轉(zhuǎn)換比例來獲得。上面提到的控制直流直流電源的PWM鍵合圖可以用做一個(gè)已經(jīng)產(chǎn)生的一般目的的計(jì)算機(jī)包叫做DESIS的輸入，這個(gè)包特殊的為一個(gè)數(shù)學(xué)模型的自動(dòng)發(fā)生器設(shè)計(jì)，以系統(tǒng)狀態(tài)微分方程的形式，并以系統(tǒng)鍵合圖描述開始。這個(gè)包本文簡要敘述過，也能夠?qū)o定的直流直流功率轉(zhuǎn)換器進(jìn)行狀態(tài)軌跡仿真，去實(shí)現(xiàn)事前提出的負(fù)荷比函數(shù)（或是反饋功能或開環(huán)持續(xù)值）。本文結(jié)構(gòu)如下，第二部分包含boost類型直流直流功率轉(zhuǎn)換器建模的鍵合圖方法。第三部分簡要介紹了計(jì)算機(jī)包的主要特性，并包含應(yīng)用發(fā)展的鍵合圖作為計(jì)算機(jī)包的輸入產(chǎn)生的建模和仿真結(jié)果。結(jié)論和進(jìn)一步工作意見見第四部分。 boost斬波器電路開關(guān)控制的boost斬波器電路見圖1。圖中x1和x2分別代表輸入感應(yīng)電流和輸出電容器電壓變量。正量E代表內(nèi)部電壓源的穩(wěn)態(tài)電壓值，變量u作為一個(gè)控制輸入表明轉(zhuǎn)換位置函數(shù)，這樣一個(gè)控制輸入在離散集合｛0，1｝內(nèi)取值。轉(zhuǎn)換位置函數(shù)的PWM控制策略可以描述如下：在式子中tk代表采樣時(shí)刻，參數(shù)T是固定采樣周期，也叫占空因數(shù)。斬波器狀態(tài)向量x(t)的采樣值由x(tk)和m(.)負(fù)荷比函數(shù)來表示負(fù)荷比函數(shù)m(tk)的值在每一個(gè)采樣時(shí)刻tk來確定，即將來的脈沖寬度是m(tk)T。實(shí)際的負(fù)荷比函數(shù)m(.)明顯是一個(gè)限制于實(shí)時(shí)曲線上的關(guān)閉間隙的函數(shù)。 開關(guān)控制的boost斬波器的鍵合圖模型我們分別認(rèn)為著兩個(gè)電路的鍵合圖與控制開關(guān)的兩種可能位置一一對(duì)應(yīng)聯(lián)系。進(jìn)行描述目的是根據(jù)一個(gè)合適的開關(guān)聯(lián)系描述功率流向連接，獲得開關(guān)動(dòng)作物理效應(yīng)的一些觀點(diǎn)。尤其，以這個(gè)模型我們想確定合適的平均物理連接的本質(zhì)和可能的物理解釋。那么認(rèn)為u=1。因此結(jié)果電路如圖2所示。在這種情況下，明顯獲得兩個(gè)分離的或削弱的電路且鍵合圖描述在圖3中。注意功率變量V1作用于感應(yīng)器元件，流向變量對(duì)應(yīng)電阻器元件，滿足（2）?，F(xiàn)在認(rèn)為u=0的情況。結(jié)果電路如圖4。相應(yīng)結(jié)果電路鍵合圖見圖5。注意V1作用于感應(yīng)器元件，流向變量對(duì)應(yīng)電阻器元件，滿足（3）?，F(xiàn)在對(duì)（2）、（3）提出一個(gè)統(tǒng)一表達(dá)：他們由開關(guān)位置函數(shù)u來確定參數(shù)。和u的特殊值一致，是0或1。于是有了公式（4）。它許可你提出實(shí)際開關(guān)控制boost斬波器電路的其他描述模型。的確，當(dāng)只看到代數(shù)本質(zhì)忽略u(píng)是一個(gè)離散值變量時(shí)，你會(huì)注意到（1u）x1和（1u）x2可以分別理解為“反射功率”和“輸出流向”。它的變比精確的由（1u）的值給出。因此，圖6描述了一個(gè)一般鍵合圖模型?？梢詫?duì)boost電路的實(shí)際PWM控制行為進(jìn)行仿真。一種脈沖方式中u的具體描述的可能性也是DESIS的能力，這在下一節(jié)介紹。 PWM控制的boost變換器的平均鍵合圖模型根據(jù)PWM轉(zhuǎn)換理論，在每一個(gè)采樣間隔時(shí)間T，圖3分離的鍵合圖只有m(tk)有效，圖5的完全結(jié)合鍵合圖[1m(tk)]有效。因此，連接圖3兩個(gè)分離鍵合圖的等價(jià)連接應(yīng)該由（1m）以忽略離散時(shí)間采樣過程的方式來調(diào)制的連接。然而，這樣一個(gè)連續(xù)的“連接調(diào)制”也和事實(shí)一致。事實(shí)是當(dāng)m取到極端飽和值1或0，圖3和5應(yīng)該分別確切的恢復(fù)。盡管在Ref[9]中提到狀態(tài)平均模型，我們提出負(fù)荷比調(diào)制連接作為描述理想變壓器元件的代表。這個(gè)變壓器的轉(zhuǎn)換比例等于補(bǔ)償負(fù)荷比函數(shù)[1m(tk)].這樣的平均PWM鍵合圖見圖7。平均功率變量V1作用于感應(yīng)器元件，平均流動(dòng)變量i2對(duì)應(yīng)于電阻器元件，現(xiàn)在滿足關(guān)系（5）。式子中，z1,z2,v1,i2分別為平均輸入感應(yīng)電流，平均電容器電壓，平均感應(yīng)器電壓，平均電容器電流。符號(hào)的變化只是用來從他們的實(shí)際PWM控制值來區(qū)分平均功率和流動(dòng)變量。注意當(dāng)m=0或m=1時(shí)，上面定義的平均功率和平均流動(dòng)變量該和實(shí)際變量一致。負(fù)荷比函數(shù)m表示為平均PWM鍵合圖變換器模型的一個(gè)內(nèi)部輸入變量。負(fù)荷比函數(shù)可以被指定為一個(gè)平衡狀態(tài)z1,z2的反饋函數(shù)。因此，理想變壓器元件由時(shí)間變動(dòng)或調(diào)制轉(zhuǎn)換比來確定。調(diào)制轉(zhuǎn)換比是平均狀態(tài)變量z1,z2的反饋函數(shù)。如果指定m的一個(gè)連續(xù)值，在鍵合圖中我們得到了一個(gè)傳統(tǒng)的，連續(xù)的轉(zhuǎn)換比例變壓器元件。在這種情況下，鍵合圖實(shí)際上代表一個(gè)平均、穩(wěn)態(tài)，PWM控制的boost斬波器。 平均PWM鍵合圖模型的電路原理解析圖七所示平均PWM鍵合圖模型允許你容易的獲得對(duì)應(yīng)于平均PWM電路模型的狀態(tài)空間公式，這些公式如下給出：（6）式中λ和q是和鍵合圖元件相關(guān)的能量變量或鍵合圖的狀態(tài)變量，他們對(duì)應(yīng)感應(yīng)器中的磁鏈和電容器中的電荷。如果我們?cè)诠街刑娲螅覀兊玫剑海?）。注意提到的平均動(dòng)力學(xué)（公式7）與在Refs[8，9]中產(chǎn)生的狀態(tài)轉(zhuǎn)換模型一致，并且與無限轉(zhuǎn)換頻率模型和在REF[10]中發(fā)現(xiàn)的飛利浦平均模型一致。很容易發(fā)現(xiàn)平均模型（公式7）或是圖七所示平均鍵合圖模型都有一個(gè)電路原理解析。的確，讓第一個(gè)公式中的值代表一個(gè)控制電壓，讓第二個(gè)公式中的值代表一個(gè)控制輸入電流源，我們很容易得到圖八所示電路。在這個(gè)電路中，可以看出代替轉(zhuǎn)換裝置的四極。很明顯，這樣一個(gè)對(duì)應(yīng)于有轉(zhuǎn)換比例的理想變壓器的四極的特性由（1m）的