基于MATLAB的工业机器人多关节PID控制动态性能仿真系统

资 源 简 介

本项目通过MATLAB实现六自由度工业机器人动力学建模与PID控制仿真，支持关节参数配置、控制器整定及轨迹跟踪测试，提供直观的运动可视化分析，助力机器人控制算法性能验证与优化。

详 情 说 明

工业机器人多关节PID控制动态性能仿真分析系统

项目介绍

本项目是一个针对6自由度工业机器人的动态性能仿真分析系统。系统集成了机器人动力学建模、PID控制器设计、轨迹跟踪仿真和性能评估等功能，通过Simulink仿真环境实现对工业机器人控制系统的全面分析。项目适用于控制算法验证、教学演示和工业机器人控制器前期开发。

功能特性

• 完整动力学建模：基于标准DH参数建立6自由度机器人动力学模型，支持机械结构参数灵活配置
• 可视化PID控制：提供独立的关节PID控制器设计界面，支持参数整定与自适应调整功能
• 多轨迹仿真测试：支持直线和圆弧等多种期望轨迹的跟踪仿真，实时可视化机器人运动过程
• 实时性能监控：动态显示关节角度/角速度跟踪误差曲线和控制器输出力矩变化
• 专业分析报告：自动生成系统稳定性分析报告，包含超调量、调节时间、稳态误差等关键性能指标

使用方法

1. 参数配置：在配置界面输入DH参数、负载质量、初始关节状态等机器人模型参数
2. 轨迹设定：选择轨迹类型（直线/圆弧），输入期望轨迹数据或运动学方程
3. 控制器设计：在各关节PID控制界面设置比例、积分、微分系数及采样周期
4. 启动仿真：运行仿真系统，观察三维运动动画和实时性能曲线
5. 结果分析：查看生成的性能报表和稳定性分析图，导出力矩数据文件

系统要求

• 操作系统：Windows 10/11 或 Linux Ubuntu 18.04+
• 软件环境：MATLAB R2020b 及以上版本，Simulink 仿真环境
• 硬件配置：至少8GB内存，支持OpenGL的显卡（用于三维可视化）

文件说明

项目主入口文件实现了系统核心功能集成，包括机器人动力学模型初始化、仿真参数配置、PID控制器模块调用、轨迹生成算法执行、实时数据可视化以及性能分析报告生成等完整仿真流程。该文件作为系统调度中枢，协调各功能模块有序运行，确保仿真分析的准确性和完整性。