基于MATLAB的Stewart平台动力学建模与PID控制仿真项目

资 源 简 介

本项目利用MATLAB/Simulink实现六自由度Stewart平台的完整建模与仿真，涵盖正逆运动学求解、动力学方程推导及PID控制器设计，模拟平台在轨迹跟踪中的动态响应，适用于机器人控制与仿真研究。

详 情 说 明

Stewart平台经典模型建模与PID控制器仿真项目

项目介绍

本项目基于MATLAB/Simulink环境，实现了六自由度Stewart平台的完整动力学建模与运动控制仿真系统。系统包含正/逆运动学求解、多体动力学方程建立和PID控制器设计三大核心模块，能够模拟平台在给定轨迹下的实时运动响应。通过集成三维可视化功能，可直观展示平台的动态运动过程，并为控制算法性能评估提供全面的数据分析支持。

功能特性

• 正运动学求解：根据六个作动器的实时长度，计算平台的位置和姿态（X/Y/Z位移 + 滚转/俯仰/偏航角）
• 逆运动学求解：根据目标位姿参数，反解各作动器所需的伸缩量
• 动力学建模：建立考虑惯性力、科氏力和重力效应的完整动力学方程
• PID控制：采用六自由度独立PID控制器，实现平台轨迹的闭环跟踪控制
• 实时可视化：三维动画实时显示平台运动状态和轨迹跟踪效果
• 性能分析：自动生成跟踪误差报告，包含均方根误差、最大偏差等关键指标

使用方法

1. 参数配置：在主脚本中设置平台物理参数（几何尺寸、质量属性等）
2. 控制参数设置：配置六个自由度对应的PID控制器参数（Kp, Ki, Kd）
3. 轨迹规划：定义平台的目标运动轨迹（位姿随时间变化函数）
4. 运行仿真：执行主脚本启动Simulink仿真模型
5. 结果分析：查看生成的位姿曲线、作动器位移、控制力数据和三维动画

系统要求

• MATLAB R2020b或更高版本
• Simulink仿真环境
• MATLAB 3D可视化工具箱

文件说明

主程序文件整合了平台仿真系统的完整工作流程，其核心功能包括：初始化平台结构与控制参数，构建正逆运动学计算模块，实现六自由度PID控制器配置，执行动力学模型仿真计算，调用三维实时动画显示功能，并自动生成轨迹跟踪性能分析报告与数据可视化图表。