ADAMS与Matlab联合仿真例子.docx

1、ADAMS与Matlab联合仿真例子7.1 ADAMS/Controls使用实例本实例以MATLAB作为外部控制程序，以偏心连杆模型为例，讲解ADAMS与MATLAB的联合仿真过程。主要包括创建机械系统模型、模型参数设置、建立MATLAB控制模型以及结果后处理四个步骤。机械模型建立、模型参数设置这两步为了导出一个可在MATLAB软件Simulink中使用的模块，这个模块包含了所建立ADAMS模型的信息参数，并有输入输出接口。利用这个模块在MALTAB中建立控制系统，就可以控制ADAMS模型，在仿真结束后，可以直接在MATLAB中得到所需的数据结果进行后处理。 偏心连杆的形心与大地以铰链相连，连

2、杆可以绕着铰链转动。连杆右端连接有一个小球，由于小球的存在，使整个机构的质心与形心不重合，若在连杆左端没有力矩作用，连杆将做顺时针运动。本例通过测量连杆运动的角速度、角度，对左端力矩的大小进行不断控制，最终使连杆相对平衡，即其角速度为零。 图 7-22 偏心连杆 模型以将下联TLABMA详细介绍联合仿真的详细步骤。通过本实例的学习，能够详细了解ADAMS软件与 合控制的使用方法。 创建机械系统模型7.2.1 、设置单位 1 】UnitsSettings】【选择菜单栏选择新模型，启动ADAMS/View，在模型名输入MODEL_1。【7-23长度和力的单位设置成毫米和牛顿，如图，命令，设置模型物

3、理量单位，将单位设置成MMKS 所示： 图7-23设置模型物理量单位 2、创建连杆 单击几何工具包中的连杆按钮，将连杆参数设置为Length=400，Width=20，Depth=20，然后在图形区水平拖动鼠标，创建一个连杆，如图7-24。 7-24创建连杆图 3、创建旋转副，单Normal to gird单击运动副工具包中的旋转副按钮，将旋转副的参数设置为1 Location和 7-25所示。Marker击连杆质心处的点，将连杆和大地关联起来，如图 图7-25创建旋转副 4、创建球体 单击几何工具包中的球体按钮，将球体的选项设置为Add to Part，半径设置为20，然后在图形区单击连杆，

4、再单击连杆右侧处的Marker点，将球体加入到连杆上，如图7-26所示。此时连杆的质心产生了移动。 图7-26创建球体 5、创建单分量力矩 单击载荷工具包中的单分量力矩按钮，将单分量力矩的选项设置为Space Fixed和Normal to Grid，将Characteristic设置为Constant，勾选Torque并输入0，然后在图形区单击连杆，再单击 所示。7-27点，在连杆上创建一个单分量力矩，如图Marker连杆左侧的 7-27创建单分量力矩图 至此，偏心连杆模型已经建好。 7.2.2 模型参数设置 1、创建输入状态变量，弹出创建状态变量】ariable】【NewBuild单击菜单

5、【】【System Elements】【State V为变为文件名，Torque（输入框改成. MODEL_1.Torque MODEL_1，将对话框。如图7-28Name 作为输入变量。OK。单击按钮后创建状态变量Torque量名） Torque 7-28图创建输入变量 、将状态变量与模型关联3在图形区双击单分量力矩的图标，打开编辑对话框，如图7-28所示，在Function输入框中输入VARVAL(.MODEL_1.Torque) ，这里VARVAL（）是一个ADAMS函数，它返回变量.MODEL_1.Torque的值。通过函数把状态变量Torque与力矩关联起来，力矩取值将来自于状态变量

6、Torque。 图7-28 编辑单分量力矩对话框 4、指定状态变量Torque为输入变量 单击菜单【Build】【Controls Toolkit】【Plant Input】后，弹出定义控制输入对话框，如图7-29所示。将Plant Input Name 输入框改成.MODEL_1.PINPUT_Torque, 在Variable Name输入框中，用鼠标右键快捷菜单输入状态变量.MODEL_1.Torque,单击OK按钮。 图7-29 定义控制输入对话框 5、创建输出状态变量 单击菜单【Build】【System Elements】【State Variable】【New】，弹出创建状态变量

7、对话框。如图7-30所示，将Name输入框修改成.MODEL_1. Angle，在F(time,)=输入框中输入作为第一个输Angle按钮创建状态变量Apply，单击AZ(MARKER_3,MARKER_4)*180/PI表达式出变量，然后将Name修改成.MODEL_1. Velocity，在F(time,)=输入框中输入表达式WZ(MARKER_3,MARKER_4)*180/PI，如图7-31所示。其中AZ（）函数返回绕Z轴旋转的转角，这里代表连杆相对于转轴的转角，WZ（）函数返回绕Z轴旋转的角速度，这里代表连杆的角速度。 Velocity 创建输出变量 图7-31 7-30 创建输出变

8、量Angle 图 为输出变量、指定状态变量angle、6Velocity】后，弹出创建控制输出对话框，如Plant Output】【Controls Tookit】【单击菜单【Build输。在Variable Name 7-32图所示。将Plant Output Name输入框修改成. MODEL_1.PINPUT_output ，单击OK按钮。入框中，用鼠标右键快捷菜单输入状态变量Angel和Velocity 创建控制输出对话框图7-32 、导出控制参数7，在弹出的】【Plugin Manager】如果还没有加载ADAMS/Controls模块，单击菜单【Tools。按钮，之后出现一个新的菜

9、单Controls插件管理对话框中选择ADAMS/Controls模块，并单击OKFile Prefix在，】弹出导出控制参数对话框，如图7-33所示。】单击菜单【Controls【Plant ExportPlant Torque，在输入框中用鼠标右键快捷菜单输入controlspid输入框中输入，在Plant InputPINPUT_，MA.PINPUT_output输入框中用鼠标右键快捷菜单输入，将Control package选择为TLABOutput单击。Fortran选择为NO,ADAMS/Solver Choice选择Initial Static Analysis，non_line

10、ar选择为TypeOK按钮后，在ADAMS的工作目录下将生成controlspid.m、 controlspid.cmd、controlspid.adm这3个文件。 图7-33 导出控制参数对话框 7.2.3 建立MATLAB控制模型 1、导出ADAMS模型在MATLAB里的模块 启动MATLAB ，先将MATLAB的工作目录指向ADAMS的工作目录，方法是单击工作栏中 后的按钮，弹出选择路径对话框。在MATLAB命令窗口的Current Direction提示符下，输入controlspid，也就是controlspid.m的文件名，然后在提示符下输入命令ADAMS_sys ,该命令是ADA

11、MS与MATLAB的接口命令。在输入ADAMS_sys命令后，弹出一个新的窗口，该窗口是MATLAB/Simulink的选择窗口，其中S-Function方框表示ADAMS模型的非线性模型，即进行动力学计算的模型，State-Space表示ADAMS模型的线性化模型，在ADAMS_sub包含有非线性方程，也包含许多有用的变量。 、建立控制方案2在MATLAB/Simulink选择窗口中，单击菜单【File】【New】【Model】后，弹出一个新的窗口，单击工具栏中的保存按钮，将新窗口存盘为control_model.mdl（不能与.m文件同名）,将ADAMS_sub方框拖拽到control_m

12、odel.mdl窗口中，并参考图7-34完成控制系统的搭建，也可采用其他的控制方案。 连接后的控制方案图7-34 之间的数据交换参数与ADAMS3、设置MATLAB击中双新的窗口ADAMS_sub方框，在弹出的击在control_model.mdl窗口中双，如果不是在设置为PIPE(DDE) MSCSDoftware，弹出数据交换参数设置对话框，将Interprocess在，表示每隔0.005sCommunication Interval输入框中输入0.005一台计算机上，选择TCP/IP，将Simulation 之间进行一次数据交换，若仿真过慢，可以适当改大该参数，将和MATLABADAMS

13、，表示交互式计算，在计算过程中会interactiveAnimation mode设置成Mode设置为continuous，则用批处理的形式，看不到仿batch自动启动ADAMS/View，以便观察仿真动画，如果设置成 真动画，其他使用默认设置即可。 仿真设置和仿真计算。4Solver弹出仿真设置对话框，在】,单击窗口中菜单【Simulation】【Simulation Parameters其他使设置为Variable-step, 将Type20设置为0， 将Stop time设置为，Start time页中将即可。每MATLABOK按钮。最后单击开始按钮，开始仿真。（若出现错误，重启用默认选项，单击的文件夹，controlspid.admcontrolspid.cmd、都需要选择路径到包含次启动MATLABcontrolspid.m、 。TLAB的接口命令）ADAMS)controlspid(.m文件名和ADAMS_sys（与MA并输入 7.2.4 结果后处理变变量曲线和VelocityTorque示波器中，可以得到角度和力矩的曲线。得到的在 MATLAB所示。此模型初始受重力作用，产生转动，通过控制力矩的大小，7-36和图7-35量曲线分别如图最终角速度为零，模型达到平衡。 Velocity随时间的变化 图7-35 变量 随时间的变化Torque变量7-36 图