(完整版)Matlab與adams聯(lián)合仿真+仿真結(jié)果動(dòng)畫(huà)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(huà)框新建模型如圖所示，將Units設(shè)置為MMKS。設(shè)置自己的WorkingDirectory,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L(zhǎng)ength=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1Location和NormalTogrid將連桿與大地相連。

2、圖4創(chuàng)建轉(zhuǎn)動(dòng)幅時(shí)3求電JtifLWODEL_'4)創(chuàng)建球體球體選項(xiàng)設(shè)置為Addtopart,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1Loctjari-implG淤OF聞1slSpllf-5圖5創(chuàng)建球體5)創(chuàng)建單分量力矩單擊Forces>CreateaTorque(SingleComponent)AppliedForces,設(shè)置為SpaceFixed,NormaltoGrid,將Characteristic設(shè)置為Constant,勾選Torque并輸入0,單擊連桿,再點(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

3、2.模型參數(shù)設(shè)置1)創(chuàng)建狀態(tài)變量二口”-tic一MgiFalTqGnd|AddIdPartRijn-tjrngDirsctici3明工Fixsc(R#ic；tsnGnfrundjC«3Ti5tn.lEtKin.FiirntalGridCharadernnieICnaEsnt.|17Wvquo10S11同4R圖裝岫力EBataElementsjj：，'；二；E:j3二上k'f'i二1二：；ri小'lieEiu"SystemElementsFunctionControl5Toolkit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(huà)框，創(chuàng)

4、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/PIVelocity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,MARKERJ)t示

5、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Angel、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ModifyTorque對(duì)話(huà)框，修改Function為VARVAL(.MODEL_1.Torque)VARVAL是用于返回Torque的值。rHModifyTorqueNameSFORCE_1DirectionOnOneBodyFixedInSpaceBodyPAR7_2DefineUsingFunctionFunctionVARVAL(.MODEL_1.Torque)|-ISo

6、lverID1TorqueDisplayOn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VariableName右邊的文本框，如圖所示選擇Torque。EodiasCannfdaiG|Kkltons|FctugElement!；DdiQnExpl.laLon|PkjginsMactiiner/|SimulationResults圖11指定輸入變量點(diǎn)擊I1,分別兩次右鍵單擊VariableName右邊的文本框，分別選擇Angel和Velocity。Bodies|DennMiersMotionsForcesELnanK04lgn

7、Exploration|PugnsMxhlr1|SiiTiiiatrcnRacunsalaElernerts.iSyitsnElitmenlsFunctionConial-5Todkit圖13指定輸出變量圖14指定輸出變量為Angel、Velocity4) 導(dǎo)出控制參數(shù)點(diǎn)擊Plugins>Controls>Plant_Export。圖15導(dǎo)出控制參數(shù)點(diǎn)擊FromPinput,選擇PINPUT_1。圖16設(shè)置輸入輸出參數(shù)同樣的方法，點(diǎn)擊FromPoutput選擇POUTPUT_1。將TargetSoftware設(shè)置為MATLAB。FilePrefix設(shè)置為controls_PID,其

8、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(huà)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:adamso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(xiàn)性模型，即進(jìn)行動(dòng)力學(xué)計(jì)算的模型，

9、State-Space表示ADAMS模型的線(xiàn)性化模型，在ADSMA_sub中包含有非線(xiàn)性方程，也包含許多有用的變量。>Cantrol2_PIDan號(hào)-二存4節(jié)M卸n圾安施vlaviexvAS.ciridjCorttrcik_PlD.a!dmvCorttrak_MD-.tmdlCDHtrak_MD.nn%CDntrQk_Pi4iMLl>cnidl“CnErek;口=ipt_1eQ3-Jaii-201S20:36:11INFO:ADAMSplantactuatorsnames;1Toraue先飛±INFO：ADAMSplantsensorsnames;1Anel2Veloci

10、ty>)dddJUBsvs圖18導(dǎo)出ADAMS在MATLAB中的模塊圖19ADAMS在MATLAB中的模塊2）建立控制方案在MATLAB/Simulink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(pán)“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20Simulink中PID控制圖3）設(shè)置MAT

11、LAB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MSCSoftware,彈出數(shù)據(jù)交換參數(shù)設(shè)置對(duì)話(huà)框，將AdamsSokertype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(huà)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,Animationmode設(shè)置成interactive,表示交互式計(jì)算，在計(jì)算過(guò)程中會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)ADAMS/View,以便觀察仿真動(dòng)畫(huà)，如果設(shè)置成batch,則用批處理的形式，看不到仿真動(dòng)畫(huà)，將SimulationMode

12、設(shè)置為continuous,將CommunicationInterval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(guò)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8PuffH=串八rta-*Ad現(xiàn)。Piaiit(jiukll31riul削a317Ad5GnuMoQBit胴einAd5aScWrfomids.oriri4ieiuforu(.c惠dfilPfirwietera：AJanisiiDdslfileprsfisj'DAJEjiiefinOirtpytEl1名mprefixL與p七.：ifhlink-mo

13、ulpyt)ADAftj_prerix.Adami?Solver-typeFortfan-Irrte.rprDce：3301PtimFIFE(MB>Aniiwatinnnadeirkgr羽亡工。一Sunulatiotin:d0,HirwtfMdthrzhCEwwrntimgLntervaln口比cfcciuimicsrti?？趂p-rmpitslap10MotefatHlieiets!QKCancQ-k|HsLpApply圖21數(shù)據(jù)交換參數(shù)設(shè)置對(duì)話(huà)框4）仿真設(shè)置和仿真計(jì)算單擊窗口中菜單Simulation>ModelConfigurationParameters，將StopTime

14、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(kāi)始按鈕，開(kāi)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(guò)程中將自動(dòng)加載Adams/View窗口，并生成一個(gè)aviewAS.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

15、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(xiàn)，Angel、Velocity>Torque的曲線(xiàn)如圖所示。此模型初始受重力作用，產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)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?？刂瓶驁D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(xiàn)發(fā)現(xiàn)大約在14s時(shí)，Angel的值達(dá)到預(yù)設(shè)值10,滿(mǎn)足控制要求。Scire-_Arqd.,'1圖22角度變化曲線(xiàn)圖23角速度變化曲線(xiàn)LMl_RijnTimeslFramE-QI圖25Adams/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ModelName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(shù)Results中多了一個(gè)ControlsPID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。.Filefrriport圖26導(dǎo)入聯(lián)合仿真結(jié)果文件困：+，F(xiàn)F1-T-ll-l1-i-=3