在机械动力系统设计中,虚拟仿真技术被广泛应用,它能够缩短开发周期、节约制造成本,具有可视化强、易于调节的特点。为提高控制器的可行性,本文将虚拟仿真的应用拓展到控制系统设计。研究了RecurDyn动力学分析软件和MATLAB/Simulink控制软件构成的虚拟仿真环境,并将其应用在机器人研究中。编队控制是多机器人研究的重要内容,被广泛应用于搬运、探测和救援等。本文以多机器人编队为研究对象,在虚拟仿真环境下设计编队控制器,并根据控制效果对控制参数反复修改,最终实现多机器人系统的三角形编队,体现该仿真环境的可行性、友好性,为多机器人系统的仿真研究提供了一种新方法。主要工作如下:1、虚拟仿真环境的研究:①研究了RecurDyn和MATLAB/Simulink之间的接口RecurDyn/Control,并得出两种软件联合仿真的可行性的结论。②在RecurDyn中建立地面和非完整移动机器人三维实体模型,并选择合适的轮胎模型,然后施加约束和驱动,使虚拟模型能反映真实物理样机。通过直线运动和圆周运动实验,验证机器人实体模型的正确性,从而确保虚拟仿真结果的可靠性。③设计了两组虚拟仿真和数学仿真对比实验—机器人跟踪圆形轨迹和分段线性轨迹,根据仿真结果的对比总结出虚拟仿真的众多优点。④将虚拟仿真环境应用在机器人路径规划和跟踪上,仿真结果表明:虚拟仿真不仅可以完成简单的仿真任务,对于轨迹规划跟踪这类复杂任务也能完全胜任。2、虚拟仿真环境在机器人编队控制上的应用:①对几种具有代表性的编队策略和实现技术进行对比,并通过输入输出反馈线性化方法对其中领航跟随法的SBC、SSC和SDoC编队算法进行推导,根据算法需求在RecurDyn中定义模型的输入输出变量,然后在Simulink中建立相应的编队控制器。②通过RecurDyn和MATLAB/Simulink软件的接口,将三维仿真模型导入到Simulink中,并将RecurDyn Plant模型的四个输入及十三个输出端子和编队控制模型完美的结合在一起,形成一个闭合的编队机器人控制系统模型。③根据仿真动画和曲线图,对仿真结果进行分析,并指出今后有待改进的地方。