(完整版)Matlab与adams联合仿真+仿真结果动画的保存与后处理
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Matlab与adams联合仿真实例
本实例以matlab为外部控制程序,使用PID算法控制偏心杆的摆动,使偏心杆平衡到指定位置。
1.在adams/view中建立偏心杆模型
图1 偏心杆模型
1)新建模型
如图所示,将Units设置为MMKS。设置自己的Working Directory,这里设置为C:\adams\exercise。点击OK按钮。
图2 新建模型对话框
2)创建连杆
设置连杆参数为Length=400,Width=20,Depth=20,创建如图所示的连杆。
图3 创建连杆
3)创建转动幅
在连杆质心MARKER点处创建转动幅,旋转副的参数设置为1Location和Normal To grid将连杆与大地相连。
图4 创建转动幅
4)创建球体
球体选项设置为Add to part,半径设置为20,单击连杆右侧Marker点,将球体添加到连杆上
图5 创建球体
5)创建单分量力矩
单击Forces>Create a Torque(Single Component)Applied Forces,设置为Space Fixed,Normal to Grid,将Characteristic设置为Constant,勾选Torque并输入0,单击连杆,再点击连杆左侧的Marker点,在连杆上创建一个单分量力矩。
图6 创建单分量力矩
2.模型参数设置
1)创建状态变量
图7 新建状态变量
点击图上所示得按钮,弹出创建状态变量对话框,创建输入状态变量Torque,将Name 修改为.MODEL_1.Torque。
图8 新建输入状态变量Torque
再分别创建状态变量Angel和Velocity(后面所设计控制系统为角度PID控制,反馈变量为Angel,Velocity为Angel对时间求导,不需要变量Velocity,这里设置Velocity是为了展示多个变量的创建)。设置Angel的函数AZ(MARKER_3,MARKER_4)*180/PI,Velocity的函数为WZ(MARKER_3,MARKER_4)*180/PI。(MARKER_3为连杆上的点,MARKER_4为地面上固定的点)AZ(MARKER_i,MARKER_j)表示MARKER_i绕MARKER_j的Z轴旋转的角度,WZ表示MARKER_i绕MARKER_j的Z轴旋转的角速度。
图9 新建输出状态变量Angel、Velocity
2)将输入状态变量Torque与模型关联
双击单分量力矩图标,弹出Modify Torque对话框,修改Function为
VARVAL(.MODEL_1.Torque),VARVAL是用于返回Torque的值。
图10 将输入状态变量Torque与模型关联
3)指定输入输出变量
点击,右键单击Variable Name右边的文本框,如图所示选择Torque。
图11 指定输入变量
图12 指定输入变量Torque
点击,分别两次右键单击Variable Name右边的文本框,分别选择Angel和Velocity。
图13 指定输出变量
图14 指定输出变量为Angel、Velocity
4)导出控制参数
点击Plugins>Controls>Plant_Export。
图15 导出控制参数
点击From Pinput,选择PINPUT_1。
图16 设置输入输出参数
同样的方法,点击From Poutput选择POUTPUT_1。将Target Software设置为MATLAB。File Prefix设置为controls_PID,其他按照默认设置不做改动。
图17 导出控制参数对话框
3.建立MATLAB控制模型
1)导出ADAMS模型在MATLAB中的模块
启动MATLAB,先将MATLAB的工作目录指向ADAMS的工作目录,方法是修改当前的工作目录为之前在ADAMS中新建模型时的工作目录,这里是C:\adams。点击浏览文件夹选择文件夹C:\adams。在命令窗口提示符》下输入Controls_PID,也就是Controls_PID.m 的文件名,再在命令提示符》下输入adams_sys,弹出一个新窗口,这个窗口是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ADSMA_sub中包含有非线性方程,也包含许多有用的变量。
图18 导出ADAMS在MATLAB中的模块
图19 ADAMS在MATLAB中的模块
2)建立控制方案
在MATLAB/Simulink选择窗口中,单击菜单file>new>model或直接单击新建模型按钮,弹出新的Simulink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_model窗口中,并搭建如图所示控制系统,此控制系统采用角度PID控制对偏心杆的角度进行控制。
也可以采用其他的控制方案。
图20 Simulink中PID控制图
3)设置MATLAB与ADAMS之间的数据交换参数
在control_model窗口中双击ADAMS_sub方框,在弹出的新的窗口中双击MSC Software,弹出数据交换参数设置对话框,将Adams Solver type设置为Fortran(如果设置为C++,ADAMS的构件不会运动,看不到动画效果。),将Interprocess设置为PIDE(DDE),如果不是在一台计算机上,选择TCP/IP,Animation mode设置成interactive,表示交互式计