Matlab與adams聯(lián)合仿真+仿真結(jié)果動(dòng)畫的保存與后處理

1、Matlab與adams聯(lián)合仿真實(shí)例本實(shí)例以matlab為外部控制程序，使用PID算法控制偏心桿的擺動(dòng)，使偏心桿平衡到指定位置。1.在adams/view中建立偏心桿模型圖1偏心桿模型1)圖2新建模型對(duì)話框新建模型如圖所示，將 Units設(shè)置為 MMKS。設(shè)置自己的 Working Directory ,這里設(shè)置為 C:adamsexercise 。點(diǎn)擊 OK按鈕。2)創(chuàng)建連桿設(shè)置連桿參數(shù)為 Length=400,Width=20,Depth=20,創(chuàng)建如圖所示的連桿。圖3創(chuàng)建連桿3）創(chuàng)建轉(zhuǎn)動(dòng)幅在連桿質(zhì)心 MARKER點(diǎn)處創(chuàng)建轉(zhuǎn)動(dòng)幅，旋轉(zhuǎn)副的參數(shù)設(shè)置為 Location和Normal To g

2、rid將連桿與大地相連。圖4創(chuàng)建轉(zhuǎn)動(dòng)幅時(shí)3求電Jti fLWODEL_'4) 創(chuàng)建球體球體選項(xiàng)設(shè)置為 Add to part,半徑設(shè)置為20,單擊連卞f右側(cè) Marker點(diǎn)，將球體添加 到連桿上1 Loctjari - implG淤OF 聞1sl Spllf -5圖5創(chuàng)建球體5)創(chuàng)建單分量力矩單擊 Forces>Create a Torque(Single Component)Applied Forces , 設(shè)置為 Space Fixed, Normal to Grid ,將 Characteristic 設(shè)置為 Constant,勾選 Torque 并輸入 0,單擊連桿, 再

3、點(diǎn)擊連桿左側(cè)的 Marker點(diǎn)，在連桿上創(chuàng)建一個(gè)單分量力矩。mODEL_1圖6創(chuàng)建單分量力矩2.模型參數(shù)設(shè)置1)創(chuàng)建狀態(tài)變量二口”-tic一N90ELJMqiFal Tq Gnd| Add I d PartRijn-tjrng Dirsctici3明工 Fixsc(R#ic；t sn GnfrundjC«3Ti5tn.lEtKin.Fiirntal GridCharadernnieI CnaEsnt . |17 Wvquo 10S11 同4 R圖裝岫力E Bata Elementsjj：，'；二；E:j 3二上 k'f'i二 1 二：；ri 小'lie

4、 Eiu"System Elements FunctionControl5 Toolkit圖7新建狀態(tài)變量點(diǎn)擊圖上所示得按鈕，彈出創(chuàng)建狀態(tài)變量對(duì)話框，創(chuàng)建輸入狀態(tài)變量 Torque,將Name修改為.MODEL_1.Torque圖8新建輸入狀態(tài)變量 Torque再分別創(chuàng)建狀態(tài)變量 Angel和Velocity (后面所設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)為角度PID控制，反饋?zhàn)兞繛锳ngel, Velocity為Angel對(duì)時(shí)間求導(dǎo)，不需要變量 Velocity,這里設(shè)置 Velocity是為了展示多 個(gè)變量的創(chuàng)建)。設(shè)置 Angel的函數(shù) AZ(MARKER_3,MARKER_4)*180/PI Velo

5、city的函數(shù)為 WZ(MARKER_3,MARKER_4)*180/PIo ( MARKER_3為連桿上的點(diǎn)，MARKER_4為地面上固定的 點(diǎn))AZ(MARKER_i,MARKER_示 MARKER_i篆 MARKER的Z軸旋轉(zhuǎn)而角度， WZ表示 MARKER_i繞MARKER的Z軸旋轉(zhuǎn)的角速度。圖9新建輸出狀態(tài)變量Angek Velocity2)將輸入狀態(tài)變量Torque與模型關(guān)聯(lián)雙擊單分量力矩 圖標(biāo)，彈出 Modify Torque對(duì)話框，修改Function為VARVAL(.MODEL_1.Torque) VARVAL是用于返回 Torque 的值。rH Modify TorqueN

6、ameSFORCE_1DirectionOn One Body Fixed In SpaceBodyPAR7_2Define UsingFunctionFunctionVARVAL(.M ODEL_1.Torque )|-ISolver ID1Torque DisplayOn思勵(lì)0K | ApplyCancelJ圖10將輸入狀態(tài)變量 Torque與模型關(guān)聯(lián)3) 指定輸入輸出變量點(diǎn)擊 R ,右鍵單擊 Variable Name右邊的文本框，如圖所示選擇Torque。Eodias CannfdaiG | Kkltons | Fctug Element!； DdiQn Expl.laLon | Pk

7、jgins Mactiiner/ | Simulation Results圖11指定輸入變量點(diǎn)擊I1,分別兩次右鍵單擊 Variable Name右邊的文本框，分別選擇Angel和Velocity。Bodies | Denn Miers Motions Forces ELnanK 04lgn Exploration | Pug ns Mxhlr1 | SiiTiiiatrcn Racunsala Elernerts. i Syitsn Elitmenls FunctionConial-5 Tod kit圖13指定輸出變量圖14指定輸出變量為 Angek Velocity4) 導(dǎo)出控制參數(shù)點(diǎn)擊

8、Plugins>Controls>Plant_Export。圖15導(dǎo)出控制參數(shù)點(diǎn)擊 From Pinput,選擇 PINPUT_1。圖16設(shè)置輸入輸出參數(shù)同樣的方法，點(diǎn)擊 From Poutput 選擇 POUTPUT_1。將 Target Software 設(shè)置為 MATLAB。File Prefix設(shè)置為controls_PID,其他按照默認(rèn)設(shè)置不做改動(dòng)。圖17導(dǎo)出控制參數(shù)對(duì)話框3.建立MATLAB控制模型1) 導(dǎo)出ADAMS模型在 MATLAB中的模塊啟動(dòng)MATLAB,先將MATLAB的工作目錄指向 ADAMS的工作目錄，方法是修改當(dāng)前的工作目錄為之前在 ADAMS中新建模型

9、時(shí)的工作目錄，這里是 C:adams。點(diǎn)擊瀏覽文件夾選擇文件夾 C:adams。在命令窗口提示符下輸入 Controls_PID,也就是Controls_PID.m的文件名，再在命令提示符下輸入adams_sys,彈出一個(gè)新窗口，這個(gè)窗口是MATLAB/Simulink的選擇窗口其中 S-Function方框表示ADAMS模型的非線性模型，即進(jìn) 行動(dòng)力學(xué)計(jì)算的模型，State-Space表示ADAMS模型的線性化模型，在 ADSMA_sub中包> Cantrol2_PIDan號(hào)-含有非線性方程，也包含許多有用的變量。二存4節(jié)M卸n圾安施 v laviexvAS.ciridj Corttr

10、cik_PlD.a!dm v C orttrak_MD-.tm dlCDHtrak_MD.nn% C DntrQk_Pi4iMLl >cnidl “ C nErek;口 =ipt_1 eQ3-Jaii-201S 20:36:11INFO : ADAMS plant actuators names ; 1 Toraue 飛飛± INFO ： ADAMS plant sensors names ; 1 Anel 2 Velocity>) dddJUB svs圖18導(dǎo)出ADAMS在MATLAB中的模塊圖19 ADAMS在 MATLAB中的模塊2）建立控制方案在MATLAB/Si

11、mulink選擇窗口中，單擊菜單file>new>model或直接單擊新建模型按鈕 區(qū)& , 彈 出新的Simulink窗口，單擊工具欄中的保存按鈕，將新窗口存盤“為 control_model.mdl（不能與.m 文件同名）。將 ADAMS_sub 方框拖拽到 control_model 窗口 中，并法建如圖所示控制系統(tǒng)， 此控制系統(tǒng)采用角度PID控制對(duì)偏心桿的角度誣行控制。也可以采用其他的控制方案。圖20 Simulink中PID控制圖3）設(shè)置MATLAB與ADAMS之間的數(shù)據(jù)交換參數(shù)在control_model窗口中雙擊 ADAMS_sub方框，在彈出的新的窗口中雙擊

12、 MSC Software, 彈出數(shù)據(jù)交換參數(shù)設(shè)置對(duì)話框，將 Adams Soker type設(shè)置為Fortran （如果設(shè)置為 C+, ADAMS的構(gòu)件不會(huì)運(yùn)動(dòng)，看不到動(dòng)畫效果。 ），將Interprocess設(shè)置為PIDE （DDE）,如果 不是在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上，選擇 TCP/IP, Animation mode設(shè)置成interactive ,表示交互式計(jì)算，在計(jì)算過程中會(huì)自動(dòng)啟動(dòng) ADAMS/View,以便觀察仿真動(dòng)畫，如果設(shè)置成 batch,則 用批處理的形式，看不到仿真動(dòng)畫，將Simulation Mode設(shè)置為 continuous ,將Communication Interval

13、輸入框中輸入 0.005,表示每隔 0.005s 在 MATLAB和 ADAMS之間 進(jìn)行一次數(shù)據(jù)交換，若仿真過慢，可以適當(dāng)改大該參數(shù)，其他使用默認(rèn)設(shè)置即可。ra 汩1"由8 Block PuffH=串八rta- *Ad現(xiàn)。Piaiit (jiukll31riul 削 a 317 Ad5GnuMoQ Bit胴e in Ad 5a ScWrfom ids. or iri 4 ieiu foru (.c惠d filPfirwietera：A Janis iiDdsl file prsfisj'DAJE jiief inOirtpyt El1名m pref ix L與p七.：if

14、hl ink - m oul pyt) ADAftj_prer ix.Adami? Solver -type Fort fan-Irrte.rpr Dce：33 01Ptim FIFE (MB>Aniiwatinn nade irkgr 羽亡工。一Sunulatioti n:d0,Hirwt fMdthrzh CEwwrntimg Lntervaln 口比cf cciuimicsrti。口f p-r mpit slap1 0 Mote fat Hlieiets!QKCancQ-k | HsLpApply圖21數(shù)據(jù)交換參數(shù)設(shè)置對(duì)話框4）仿真設(shè)置和仿真計(jì)算單擊窗口 中菜單 Simulatio

15、n>Model Configuration Parameters，將 Stop Time 設(shè)置為 20°Type 設(shè)置為Variable-step,其他使用默認(rèn)選項(xiàng)，單擊0K按鈕。單擊開始按鈕，開始仿真。（若出現(xiàn)錯(cuò)誤，重啟 MATLAB即可。每次啟動(dòng) MATLAB都需要選擇路徑包含 Controls_PID.m、 Controls_PID.cmd、Controls_PID.adm 的文件夾，并輸入 Controls_PID （.m 文件名）和 adams_sys（ADAMS與MATLAB的接口命令）。仿真過程中將自動(dòng)加載 Adams/View 窗口， 并生成一個(gè)aviewAS.

16、cmd的文件，如果你的 Adams/View所設(shè)置的工作目錄中含有此文 件，那么啟動(dòng)軟件時(shí)將不會(huì)出現(xiàn)歡迎界面，如果需要在啟動(dòng)時(shí)出現(xiàn)歡迎界面必須把此文 件刪除。4.結(jié)果后處理在MATLAB示波器中，可以得到角度、角速度和力矩的曲線，Angel、Velocity> Torque的曲線如圖所示。此模型初始受重力作用，產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)，通過控制力矩地大小，最終角度、角速度、力矩都能達(dá)到穩(wěn)定，角度達(dá)到預(yù)設(shè)值。控制框圖的預(yù)設(shè)值為幅值為10的階躍信號(hào)，即控制偏心桿的角度為100。觀察角度的變化曲線發(fā)現(xiàn)大約在14s時(shí)，Angel的值達(dá)到預(yù)設(shè)值10,滿足控制要求。Scir e-_Arqd.,'1圖22角度變化曲線圖23角速度變化曲線LMl_Rijn Times l FramE-QI圖25 Adams/Viwe中偏心桿在 13.3450s時(shí)的狀態(tài)。在原模型中導(dǎo)入聯(lián)合仿真結(jié)果文件Controls_PID.res （注意Model Name要選擇原模型名），這樣就可以在 adams中進(jìn)行后處理了。M以發(fā)現(xiàn)在模型樹Results中多了一個(gè)Controls PID的結(jié)果。對(duì)此結(jié)果可以使用 adams的后處理模塊 Postprocessor進(jìn)行后處理。.File frriport圖26導(dǎo)入聯(lián)合仿真結(jié)果文件困：+，F(xiàn)F1-T-ll-l1- -i-=3