ADAMS2005R2與MATLAB7.0聯(lián)合仿真

1、ADAMS 2005R2 與 MATLAB7.0 聯(lián)合仿真ADAMS/Controls （控制模塊）可以將 ADAMS 的機(jī)械系統(tǒng)模型與控制系統(tǒng) 應(yīng)用軟件（如：MATLAB、EASY5 或者 MATRIX ）連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)在控制系統(tǒng) 軟件環(huán)境下進(jìn)行交互式仿真，還可以在 ADAMS/View 中觀察結(jié)果。一般來(lái)說(shuō)， 控制系統(tǒng)最好用數(shù)學(xué)上的控制系統(tǒng)框圖來(lái)表示，而基于幾何外形的機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng) 則用動(dòng)畫(huà)和曲線進(jìn)行描述。在仿真計(jì)算過(guò)程中，ADAMS 采取兩種工作方式：其一，機(jī)械系統(tǒng)采用 ADAMS解算器，控制系統(tǒng)采用控制軟件解算器，二者之間通過(guò)狀態(tài)方程進(jìn)行聯(lián) 系；其二，利用控制軟件書(shū)寫(xiě)描述控制系統(tǒng)的控制框

2、圖，然后將該控制框圖提交給 ADAMS，應(yīng)用 ADAMS 解算器進(jìn)行包括控制系統(tǒng)在內(nèi)的復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)虛擬樣 機(jī)的同步仿真計(jì)算。、ADAMS/Controls 的設(shè)計(jì)流程ADAMS/Controls 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要有以下四個(gè)步驟，如圖1-1 所示第一步：第二步：第三步：第四步：建立機(jī)械確定 ADAMS 的1建立控制仿真模型系統(tǒng)模型輸入和輸出變量系統(tǒng)模塊O圖 1-1 ADAMS/Co ntrols 的設(shè)計(jì)流程第一步：建立機(jī)械系統(tǒng)模型機(jī)械系統(tǒng)模型可以在 ADAMS/Controls 下直接建立，也可以建立已經(jīng)建好的 外部模型。第二步：確定 ADAMS 的輸入輸出變量通過(guò)確定ADAMS的輸入和輸出變量

3、可以在ADAMS和控制軟件之間形成 一個(gè)閉合回路，如圖 1-2 所示。圖 1-2 ADAMS 的輸入和輸出變量第三步：建立控制系統(tǒng)模型使用控制軟件 MATLAB、EASY5 或者 MATRIX 建立控制系統(tǒng)模型，并將其 與ADAMS 機(jī)械系統(tǒng)模型連接起來(lái)。第四步：仿真模型可以使用交互式或者批處理方式仿真機(jī)械系統(tǒng)和控制系統(tǒng)連接在一起的模 型。二、ADAMS/Controls 的應(yīng)用實(shí)例：ADAMS 幫助文件Getting Started UsingADAMS/Controls（即李軍等人寫(xiě)的ADAMS 實(shí)例教程）中的天線模型（antenna.cmd。1、導(dǎo)入用于控制仿真軟件（CSS MATLA

4、的模型文件。1）建立 ADAM 與 MATLAB合仿真共用的工作路徑文件夾（ADAMS Files），從C:MSC.SoftwareMSC.ADAMS2005r2co ntrolsexamplesa ntenna導(dǎo)入天線模型 antenna.cmcj 建立天線仿真模型 main_olt。2） 加載 ADAMS/C on trols 模塊。從 “ Tools-Plugin Man age” 菜單，在 PluginManager 窗口中 Load 一欄勾選 ADAMS/Controls。3） 熟悉天線模型。確定模型的輸入輸出變量（控制antenna 運(yùn)動(dòng)的力，扭矩； 方位角和高度位置測(cè)量）。4）試

5、驗(yàn)仿真。模型工作正常才可以添加控制系統(tǒng)。5）失效驅(qū)動(dòng)。將驅(qū)動(dòng)“ azimuth_motion_csd ”失效。2、創(chuàng)建 ADAMS/Corntrols Pla nt 的輸入輸出變量(in puts and outputs )ADAMS/C on trols 與控制仿真軟件的相互通信是通過(guò)狀態(tài)變量來(lái)實(shí)現(xiàn)的，因此，必須將模型的輸入輸出變量定義與狀態(tài)變量相關(guān)的設(shè)置。（事實(shí)上，本例中輸入輸出變量已經(jīng)定義。）選擇 Build-System Elements-State Variable-New, 建立如圖 2-2 所 示的輸入狀態(tài)變量 control_torque 。同理分別建立如圖 2-3 和圖 2-

6、4 所示的輸 出狀態(tài)變量rotor_velocity禾口elevation_position。圖 2-2 輸入狀態(tài)變量 control_torque對(duì)話框圖 2-3 輸出狀態(tài)變量 rotor_velocity 對(duì)話框修改力矩 azimuth_actuator 的值，打開(kāi)修改對(duì)話框之后，將 Function 欄 改為VARVAL(.main_olt.control_torque)，女口 2-5 所示。圖 2-5 修改力矩 azimuth_actuator 對(duì)話框建立好輸入輸出狀態(tài)變量之后，在 ADAMS/C on trols 菜單欄，選擇Controls-Plant Export，系統(tǒng)彈出一對(duì)話

7、框。根據(jù)如圖 2-6 的對(duì)話框輸入相關(guān)信息，在 File Prefix一欄輸入 an t_test ;在 In put Sig nal(s)和 OutputSignal(s)處分別通過(guò)右鍵點(diǎn)擊來(lái)添加狀態(tài)輸入輸出變量，而Output Signal(s)的狀態(tài)輸出變量次序不可調(diào)換， MSC.ADAMS Host Name 欄系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)設(shè)定為主機(jī)名。ADAMS/Corntrols 將輸入輸出信息儲(chǔ)存在“ ant_test.m ”文件中，并產(chǎn)生尖Eodify St ate VariableX命令文件“ ant_test.cmd ”和數(shù)據(jù)文件“ ant_test.adm ”，這些文件將在仿真過(guò) 程中使用

8、。ADAMS/Controk Plant ExportImgrt Settings Fsm Existing Controls Plant1Inut Signal(s)FromPnpuiOmpui Sijnai(s) From Pojtpucontcrquex ot olocityTarget Seft wareMAT LAE二JAnalyeie TypsADAMi/Solsr ChoiceU?er Defined LibraryNaineMSC.ADAMS Host Name冷尸0 RTF?AN C C十牛雨Dynamic States OutputOK | Apply | Cancel圖

9、2-6 ADAMS/Corntrols Plant Export對(duì)話框3、在 MATLAB建立控制系統(tǒng)模型并調(diào)整仿真參數(shù)。啟動(dòng) MATLAB 將其工作目錄設(shè)為 ADAM 工作目錄(ADAMS Files)，將C:MSC.SoftwareMSC.ADAMS2005r2controlswin32 下的 plant.lib文件和C:MSC.SoftwareMSC.ADAMS2005r2win32 下的 adams_plant.dll 文件都復(fù)制 到當(dāng)前工作目錄文件夾(ADAMS Files)下。事實(shí)上，在此例子中這兩個(gè)文件可 以不要，但對(duì)于有些系統(tǒng)模型可能用到，而且還會(huì)用到以下三個(gè)文件(adams_

10、server.py、decode.m、DFORMD.DLL。在 CommanWindow 輸入 ant_test，讀入輸入輸出變量(inputs and outputs) 信息，這些信息在 CommanWindow 顯示，如下面所示。在 CommanWindow 輸入 who,顯示文件 ant_test.m 中包含的變量列表。% INFO : ADAMS pla nt actuators names :1 con trol_torque% INFO : ADAMS pla nt sen sors names :1 rotor_velocity2 azimuth_positi on在 Comma

11、nWindoW 俞入 adams_sys,顯示 ADAM 控制模板（圖 2-7），選擇“File-New ”菜單， 創(chuàng)建新控制模塊窗口， 將 ADAM 控制模板中的子模塊 adams_sub 拉進(jìn)新控制模塊窗口，在 Comma nd Win do 輸入 simuli nk，打開(kāi) Simuli nk LibraryBrowser,在新控制模塊窗口繼續(xù)添加其他子模塊，直到完成控制系統(tǒng)模型的建立。雙擊子模塊 adams_sub 彈出 adams_sub 子模塊（圖 2-8）。（直接從 C:MSC.SoftwareMSC.ADAMS2005r2controlsexamplesantenna復(fù)制 ant

12、enna.mdl 文件到工作目錄文件夾下（ADAMS Files）來(lái)調(diào)整仿真參數(shù)）。圖 2-7 ADAMS 控制模塊雙擊 adams_sub 子模塊中的“ MSC.Software”模塊， 系統(tǒng)彈出設(shè)置控制參數(shù) 的對(duì)話窗口。在 Output Files Prefix一欄輸入mytest。在 In terprocessOptio n 欄選 PIPE（ DDE。在 An imation mode 一欄選 in teractive。注意：在圖 2-8 中，對(duì)應(yīng)不同模型，主要修改輸入輸出變量名和變量個(gè)數(shù)即 可，注意同時(shí)要將 Mux 和 Demux 的 Number of In puts 和 Numbe

13、r of In puts 進(jìn)行 修改，將數(shù)目改為與自己的輸入輸出變量對(duì)應(yīng)的個(gè)數(shù)，同時(shí)將輸入輸出變量改為自己命名的變量名。最后建成的 my_antenna 控制模塊框架圖如 2-9 所示圖 2-8adams_sub 子模塊圖 2-9 my_antenna 控制模塊框架4、在仿真控制軟件 MATLAB運(yùn)行仿真。在“ Simulatio n-Co nfiguratio n Parameters” 菜單下，設(shè)置以下參數(shù)：Start Time 為 0.0，End Time 為 0.25，在 Type 一欄選 variable step 和 ode15s。 選擇“ Simulation-Start”開(kāi)始仿真。5、查看仿真結(jié)果在 MATLA 下查看結(jié)果，在 Comma nd Win do 輸入：plot(ADAMS_tout,ADAMS_uout) xlabel(time in sec on ds) ylabel(C on trol Torque Input,N-mm) title(ADAMS/Co ntrols Torque In put from MATLAB to ADAMS) 得到MATLA 向 ADAM 輸出的控制力矩曲線 (圖 2-9 )。x價(jià)ADAMS/Controls Torque Input from MA