male實(shí)驗(yàn)報(bào)告調(diào)研報(bào)告WORD版

1、male實(shí)驗(yàn)報(bào)告調(diào)研報(bào)告word版 e male 實(shí)驗(yàn)報(bào)告調(diào)研報(bào)告精編 d word 版 機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)和仿真 姓名 ： 陳俊英 學(xué)號(hào) ： sy1317315 指導(dǎo)老師 ：李慶波 儀器科學(xué)與光電工程學(xué)院 4 2021 年 年 6 6 月 月 2 22 日 maple- - 滑塊擺 實(shí)驗(yàn) . 1. 實(shí)驗(yàn)要求 滑塊擺由一置于光滑桿上的質(zhì)量為 m 的滑塊 a、一質(zhì)量為 m 的小球 b 和長(zhǎng)度為 l ，質(zhì)量不計(jì)的剛性桿鉸接而成，不計(jì)各處摩擦，以過(guò) a 點(diǎn)的水平面為零勢(shì)能面，通過(guò)lagrange 方程建立系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程，利用 maple 軟件畫(huà)出： 1） 滑塊 a 的位移 x 隨時(shí)間 t 的變化曲線 2）

2、 角度 隨時(shí)間 t 的變化曲線 3） 滑塊擺的運(yùn)動(dòng)動(dòng)畫(huà) 圖 1 滑塊擺示意圖 . 2. 實(shí)驗(yàn)說(shuō)明 設(shè)定初始條件為：m=1kg，m=1kg，g=9.8，l=2m (0) = 0rad， x(0) = 0m， (0) = -1.3rad/s,，x(0) = 1m/s 如下定義的拉格朗日方程： 其中:q：x(t)和 (t)的自由度 d：由于摩擦而消耗的能量 f q ：由自由度 q 產(chǎn)生的力 e c 和 e p ：系統(tǒng)的動(dòng)能和勢(shì)能 系統(tǒng)有兩個(gè)自由度，以 x 和 j 為廣義坐標(biāo)，以過(guò) a 點(diǎn)的水平面為零勢(shì)能面，系統(tǒng)的動(dòng)能和勢(shì)能分別為 系統(tǒng)的 lagrange 方程為： 計(jì)算出諸導(dǎo)數(shù)： 帶入 lagran

3、ge 方程，得到系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)微分方程： . 3. 實(shí)驗(yàn)步驟 步驟 1：安裝 maple 軟件； 步驟 2：根據(jù)單擺實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)說(shuō)明和程序例程學(xué)習(xí) maple 的編程語(yǔ)言； 步驟 3：根據(jù)滑塊擺的實(shí)驗(yàn)說(shuō)明，按照實(shí)驗(yàn)要求編寫(xiě) maple 仿真程序； 步驟 4：得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 4. 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 1）滑塊 a 的位移 x 隨時(shí)間 t 的變化曲線 圖 2 滑塊的位移隨時(shí)間的變化曲線 2）角度 隨時(shí)間 t 的變化曲線 圖 3 角度隨時(shí)間的變化曲線 3）滑塊擺的運(yùn)動(dòng)動(dòng)畫(huà) 圖 4 滑塊擺運(yùn)動(dòng)動(dòng)畫(huà) 附錄程序： restart; with (detools): # # 調(diào)用微分方程工具包 with (plots): #

4、 # 調(diào)用圖形包 with (plottools): # # 調(diào)用圖形工具包 g:=9.8;l:=2;m:=1;m:=1; equ1:=diff(x(t),t$2)*(m+m)+m*l*diff(theta(t),t$2)*cos(theta(t)- -m*l*diff(theta(t),t)2*sin(theta(t)=0; equ2 2 := l*diff(theta(t),t$2)+diff(x(t),t$2)*cos(theta(t)+g*sin(theta(t)=0; val:=array(1.100); for i to 100 do vali:=i/10 end do; s:=d

5、solve(equ1,equ2,theta(0)=0,d(theta)(0)=- -1.3,x(0)=0,d(x)(0)=1,x(t),theta( (t t) ) ,method=rkf45,type=numeric,output=val); eval(s); # # 繪制位移隨時(shí)間變化曲線圖 deplot(equ1,equ2,x(t),theta(t),t=0.10,theta(0)=0,d(theta)(0)=- -1.3,x(0)=0,d(x)(0)=1,stepsize=0.1,linecol or=t/2); # # 繪制相位隨時(shí)間變化曲線圖 deplot(equ1,equ2,th

6、eta(t),x(t),t=0.10,theta(0)=0,d(theta)(0)=- -1.3,x(0)=0,d(x)(0)=1,stepsize=0.1,linecolor=t/2); # # 繪制滑塊擺運(yùn)動(dòng)動(dòng)畫(huà) for t to 100 do x1(t):=s2, 1t, 4:x(t):=x1(t)+l*sin(s2, 1t, 2):y(t):=- - l*cos(s2, 1t, 2): end do: for t to 100 do: wall:=curve(- - 4.0,0,0.5,0,color=black, linestyle=solid, thickness=2): fixp:=rectangle(x1(t)- - 0.1,0.1, x1(t)+0.1,- - 0.1,color=turquoise): pendulum:=disk(x(t),y(t),0.10,color=turquoise): linew_p:=curve(x1(t),0,x(t),y(t ),color=red): g1t:=display(pendulum,linew_p,wall,fixp)