Simulink运动学仿真
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SIMULINK仿真
2．Data Import/Export类设置 ① 矩阵形式。MATLAB把矩阵的第一列默认为时间向量，
后面的每一列对应每一个输入端口，矩阵的第一行表示某 一时刻各输入端口的输入状态。另外，也可以把矩阵分开 来表示，即MATLAB默认的表示方法[t，u]，其中t是一维 时间列向量，表示仿真时间，u是和t长度相等的n维列向 量（n表示输入端口的数量），表示状态值。例如，在命 令窗口中定义t和u：
条件执行子系统分为
1．使能子系统
使能子系统表示子系统在由控制信号控制时，控制信号由 负变正时子系统开始执行，直到控制信号再次变为负时结 束。控制信号可以是标量也可以是向量。
建立使能子系统的方法是：打开Simulink模块库中的Ports & Subsystems模块库，将Enable模块复制到子系统模型 中，则系统的图标发生了变化。
阵、结构和包含时间的结构3种选择。“Limit data points to last”用来限定保存到工作空间中 的数据的最大长度。 输出选项（Output options）有： ① Refine output（细化输出） ② Produce additional output（产生附加输出） ③ Produce specified output only（仅在指定 的时刻产生输出）
4.1 初识Simulink—— 一个简单的仿 真实例
在MATLAB的命令窗口输入Simulink，或单击MATLAB主 窗口工具栏上的“Simulink”命令按钮即可启动Simulink。 Simulink启动后会显示如图4.1所示的Simulink模块库浏览 器（Simulink Library Browser）窗口。
U (s)
Kp
Ki s
Kd s
后面的每一列对应每一个输入端口，矩阵的第一行表示某 一时刻各输入端口的输入状态。另外，也可以把矩阵分开 来表示，即MATLAB默认的表示方法[t，u]，其中t是一维 时间列向量，表示仿真时间，u是和t长度相等的n维列向 量（n表示输入端口的数量），表示状态值。例如，在命 令窗口中定义t和u：
条件执行子系统分为
1．使能子系统
使能子系统表示子系统在由控制信号控制时，控制信号由 负变正时子系统开始执行，直到控制信号再次变为负时结 束。控制信号可以是标量也可以是向量。
建立使能子系统的方法是：打开Simulink模块库中的Ports & Subsystems模块库，将Enable模块复制到子系统模型 中，则系统的图标发生了变化。
阵、结构和包含时间的结构3种选择。“Limit data points to last”用来限定保存到工作空间中 的数据的最大长度。 输出选项（Output options）有： ① Refine output（细化输出） ② Produce additional output（产生附加输出） ③ Produce specified output only（仅在指定 的时刻产生输出）
4.1 初识Simulink—— 一个简单的仿 真实例
在MATLAB的命令窗口输入Simulink，或单击MATLAB主 窗口工具栏上的“Simulink”命令按钮即可启动Simulink。 Simulink启动后会显示如图4.1所示的Simulink模块库浏览 器（Simulink Library Browser）窗口。
U (s)
Kp
Ki s
Kd s
simulink仿真说明
Simulink是Simulation和link仿真链接。
是一个附加组件，为用户提供了一个建模与仿真的工作平台，由于许多功能是基于MATLAB平台的。
必须在MATLAB环境中运行，也把他称为一个MATLAB的工具箱。
以前MATLAB仿真编程是在文本窗口中进行的。
输入函数是命令和MATLAB 函数，在simulink 中与用户的交互接口是基于windows的模型化图形输入，用户可以通过单击拖动鼠标的方式绘制和组织系统，并完成对系统的仿真。
因此对于我们来说只需知道这些功能模块的输入输出、功能以及图形界面的使用方法。
就可以用鼠标和键盘进行仿真。
三种方法进入Simulink1、在MATLAB菜单栏中单击FILE,在下拉菜单的NEW选项中单击MODEL.2、在MATLAB工具栏中单击彩色图标，然后在打开的模型库浏览器窗口中单击‘新建文件‘3、在MATLAB命令窗口中输入Simulink，然后在打开的模型库浏览器窗口中单击‘新建文件‘。
一、模块的提取左键拖曳右键add to二、模块的移动放大和缩小移动：左键拖曳选中后用方向键脱离线移动按住shift 然后拖曳缩放 : 点击模块四个角拖曳三、复制粘贴和删除和windows一样删除选择clear四、模块的旋转：右键点击然后选择Flip block 顺时针转180度 rotate block顺时针90度。
五、模块名的修改移动：单击该模块名出现一个小框可以像文本一样修改移动还可以右键单击然后Hide name六、模块参数设置：双击七、模块连接：光标的箭头对准模块的输出端变成+后按下左键拖曳到另一个输入端松开左键。
八、连线的弯折开始画线时，在需要弯折的地方松开鼠标停顿一下，然后继续按下鼠标左键改变方向即可。
移动光标指向要移动的线段，然后拖动鼠标即可删除选中要删除的部分，然后delete直流电动机的直接启动新建一个simulink 仿真平台打开simulink然后点击新建打开simpowersystems的加号在electrical source中选择D C Voltage Source拖曳到仿真平台Elements里面选BreakerConnectors 里面选择Ground output把电源正端接到断路器的1端，电源负端接地。
第9章Simulink动态仿真
3.通过运动学仿真求解加速度⑶
⑶建立Simulink仿真模型，嵌入MATLAB函数compa（u）
注：先运行仿真框图后，再运行fz941.m程序，得到下面的仿真结果。
24
3.通过运动学仿真求解加速度⑷
⑷编写绘制连杆的转角和滑块位移曲线的程序
25
3.通过运动学仿真求解加速度⑸
⑸仿真结果
26
9.4.2 悬吊式起重机动力学仿真
2 A 22 A2 V V2 1
ex
Kh
F x
e A1
V1
2
e A2
V2
2
e A1
la
e
l (1 a )
e A1 1
l
a 1 a
A 2 / A1 1
29
动刚度分析程序
30
2
9.1.1 Simulink的启动
启动方法
⑴在命令窗口输入 simulink
⑵点击命令窗口工具条 上的simulink图标
Simulink Library Browser
模块库窗口
3
模块库包含16个子模块库
常用模块 连续系统模块 不连续性模块 离散系统模块 逻辑和位操作模块 常用模块 数学操作 模型效验模块 模型效验模块 接口和子系统模块 信号属性模块 信号通信模块 输出模块 输入源模块 用户自定义函数模块
4
打开子模块库的方法⑴
左击某模块库
Simulink浏览器右边窗口显示该子模块库包含的全部标准模块。 例如，左击sink子模块 Continuous
5
打开子模块库的方法⑵
右击simulink菜单项
Simulink动态仿真仿真
Simulink动态仿真仿真Simulink简介：Simulink是MATLAB的重要组成部分，提供建立系统模型、选择仿真参数和数值算法、启动仿真程序对该系统进行仿真、设置不同的输出方式来观察仿真结果等功能。
1、启动方法：单击图标或在窗口输入simulink在启动Simulink模块库浏览器后再单击其工具栏中的New model 命令按钮，会弹出名字为untitled的模型编辑窗口。
在MATLAB主菜单中，选择File菜单中New菜单项的Model命令，也可打开模型编辑窗口。
利用模型编辑窗口，可以通过鼠标的拖放操作创建一个模型。
2、Simulink的退出为了退出Simulink，只要关闭所有模型编辑窗口和Simulink模块库浏览器窗口即可。
3、Simulink的基本模块4、掌握模块的编辑：添加，选取，复制删除。
5、掌握模块的连接举例：建立系统仿真x1=x2*tX2=x2*e(-0.5*t)操作步骤1) 在MATLAB主菜单中，选择File菜单中New菜单项的Model命令，打开一个模型编辑窗口。
(2) 将所需模块添加到模型中。
(3) 设置模块参数并连接各个模块组成仿真模型。
设置模块参数后，用连线将各个模块连接起来组成系统仿真模型。
模型建好后，从模型编辑窗口的File 菜单中选择Save 或Save as 命令将它存盘。
举例2：使用simlink 仿真下列曲线，取w=2*pix(wt)=sin(wt)+1/3*sin(3wt)+1/5*sin(5wt)+1/7*sin(7wt)+1/9*sin(9wt) 步骤：(1) 启动Simulink 并打开模型编辑窗口。
(2) 将所需模块添加到模型中。
(3) 设置模块参数并连接各个模块组成仿真模型。
设置模块参数后，用连线将各个模块连接起来组成仿真模型。
(4) 设置系统仿真参数。
(5) 开始系统仿真。
(6) 观察仿真结果。
作业：完成相关习题：1、使用simlink 仿真下列曲线，取w=2*pix(wt)=1/3*sin(5*wt)+ sin(wt)+sin(1/8*wt)2、使用simlink 仿真i=⎰+10)1ln(*dx x x。
培训学习资料-Simulink运动学仿真_2023年学习资料
ink仿真-将R2+R=R分解到x和y坐标轴上，得到-r cos+cos= 5sin02+5sin0,=0--r@2 sine2-ro;sin=i-上式对时间求导数，有-3w2cos +50c0s0=0-其中-是矢量-小的变化率，也是滑块相对于地面的平移速度。-写成矩阵形式-[-「g-4-02和连杆2等所有位置已知时，方程46用来求解0，和i-如果将@2视为仿真的输入，可以用数值积分从速度中 算出，、O,和Y
s3-1曲柄滑块机构的Simulink仿真-可以用MATLAB中的function块将此函数嵌入到simu ink仿真中，function块可以-在“Functions and Tables”库中找到。-funct on块可以把矢量作为输入和-输出，但矢量必须由原始信号-“组装”而成。输入矢量（函数中-Constantu用Mux块（多路转换器）组装得-到。请注意信号连接的顺序和其-cumpwel.mn-在函数中使用的顺序完 样。同-样地，用DeMux:块来分解输出矢-量（函数中的x。-图4-4扩展模块图以包含茵数compvel. m,将积分恭的输人和函数的输出-联系起来
s3-1曲柄滑块机构的Simulink仿真-用下面两种方法建立起仿真的初始条件。最直接的方法就是双击仿真流 图中-的积分器图标，在“Initial condition”产中输入数值。这种方法对于更复杂的初-始条件会 得非常笨拙。另一种方法是为MATLAB环境变量设置初始值。-在MATLAB命令提示符中键入-th20=0; th30=0;-r10=5.0;-可以用MATLAB环境中一系列命令来非常-容易地改变初始条件，而无需在每 初始-条件改变时双击每个积分器图标。其次，-这种方法可以在MATILAB允许的最大精度-范围给出simul nk的初始条件。-图4-7为Simulnk中的积分设置初始条件的对话框-对于这里的仿真情况，因为初始条件可 精确给出而显得并不重要。然而。-多数的仿真需要使用复杂的几何关系，创始条件的精度对仿真的正确运行有-着重要 影响。
s3-1曲柄滑块机构的Simulink仿真-可以用MATLAB中的function块将此函数嵌入到simu ink仿真中，function块可以-在“Functions and Tables”库中找到。-funct on块可以把矢量作为输入和-输出，但矢量必须由原始信号-“组装”而成。输入矢量（函数中-Constantu用Mux块（多路转换器）组装得-到。请注意信号连接的顺序和其-cumpwel.mn-在函数中使用的顺序完 样。同-样地，用DeMux:块来分解输出矢-量（函数中的x。-图4-4扩展模块图以包含茵数compvel. m,将积分恭的输人和函数的输出-联系起来
s3-1曲柄滑块机构的Simulink仿真-用下面两种方法建立起仿真的初始条件。最直接的方法就是双击仿真流 图中-的积分器图标，在“Initial condition”产中输入数值。这种方法对于更复杂的初-始条件会 得非常笨拙。另一种方法是为MATLAB环境变量设置初始值。-在MATLAB命令提示符中键入-th20=0; th30=0;-r10=5.0;-可以用MATLAB环境中一系列命令来非常-容易地改变初始条件，而无需在每 初始-条件改变时双击每个积分器图标。其次，-这种方法可以在MATILAB允许的最大精度-范围给出simul nk的初始条件。-图4-7为Simulnk中的积分设置初始条件的对话框-对于这里的仿真情况，因为初始条件可 精确给出而显得并不重要。然而。-多数的仿真需要使用复杂的几何关系，创始条件的精度对仿真的正确运行有-着重要 影响。
Simulink仿真教程
[说明]若不设置仿真参数,则采用Simulink缺省设置.
仿真技术
第九章 Simulink动态仿真
9.1 Simulink 基本操作
9.1.3 系统仿真运行 1. Simulink模型窗口下仿真 步骤 ③ 仿真运行和终止：在模型窗口选取菜单【Simulation: Start】， 仿真开始，至设置的仿真终止时间，仿真结束。若在仿真过程 中要中止仿真，可选择【Simulation: Stop】菜单。也可直接点 击模型窗口中的 （或 ）启动（或停止）仿真。
仿真技术
第九章 Simulink动态仿真
1. Sources库 ② Step：产生幅值、阶跃时间可设置的阶跃信号。 ➢ 双击图标 ,弹出阶跃信号的参数设置框图。图中参数为Si mulink默认值。 ➢ 当设置幅值为0.8,阶跃时间 为1秒时，阶跃波形如下图 所示：
仿真技术
9.2.1 Simulink模块库
仿真技术
第九章 Simulink动态仿真
9.1 Simulink 基本操作
9.1.3 系统仿真运行 2. MATLAB 命令窗口下的仿真运行 在Matlab命令窗口下可直接运行一个已存在的Simulink模型：
[t,x,y]=sim(‘model’,timespan,option,ut)
其中，t为返回的仿真时间向量；
仿真技术
第九章 Simulink动态仿真
9.1 Simulink 基本操作
9.1.1 启动Simulink a) 启动Simulink。 ➢ 单击MATLAB Command窗口工具条上的Simulink图标，或者 在MATLAB命令窗口输入simulink，即弹出图示的模块库窗 口界面(Simulink Library Browser)。该界面右边的窗口给出Si mulink所有的子模块库。
仿真技术
第九章 Simulink动态仿真
9.1 Simulink 基本操作
9.1.3 系统仿真运行 1. Simulink模型窗口下仿真 步骤 ③ 仿真运行和终止：在模型窗口选取菜单【Simulation: Start】， 仿真开始，至设置的仿真终止时间，仿真结束。若在仿真过程 中要中止仿真，可选择【Simulation: Stop】菜单。也可直接点 击模型窗口中的 （或 ）启动（或停止）仿真。
仿真技术
第九章 Simulink动态仿真
1. Sources库 ② Step：产生幅值、阶跃时间可设置的阶跃信号。 ➢ 双击图标 ,弹出阶跃信号的参数设置框图。图中参数为Si mulink默认值。 ➢ 当设置幅值为0.8,阶跃时间 为1秒时，阶跃波形如下图 所示：
仿真技术
9.2.1 Simulink模块库
仿真技术
第九章 Simulink动态仿真
9.1 Simulink 基本操作
9.1.3 系统仿真运行 2. MATLAB 命令窗口下的仿真运行 在Matlab命令窗口下可直接运行一个已存在的Simulink模型：
[t,x,y]=sim(‘model’,timespan,option,ut)
其中，t为返回的仿真时间向量；
仿真技术
第九章 Simulink动态仿真
9.1 Simulink 基本操作
9.1.1 启动Simulink a) 启动Simulink。 ➢ 单击MATLAB Command窗口工具条上的Simulink图标，或者 在MATLAB命令窗口输入simulink，即弹出图示的模块库窗 口界面(Simulink Library Browser)。该界面右边的窗口给出Si mulink所有的子模块库。
simulink仿真技术
封装子系统指的是将已经建立好的具有一定功能，且功能完全一致的模 块封装在一起。通过定义用户自己的图标、参数设置对话框以及帮助文 档等等，可以使封装后的子系统与simulink中内置的系统模块具有相同的 操作：双击封装后的子系统模块以打开模块参数设置对话框进行参数设 置，将系统仿真所需要的参数传递到子系统之中；同时可以查看模块的 帮助文档以获得子系统输入输出关系、子系统功能以及模块描述等帮助 信息。除此之外，封装后的子系统还拥有自己的工作区。
1）模块选择 模块选定操作是许多其它操作（如复制、移动、删除）的前导操作。被选定的 模块四个角处出现小黑块，这种小黑块称为柄（handle）。 选定单个模块的操作方法：用鼠标指向待选模块，点击鼠标左键即可。 选定多个模块的操作方法： 方法一：按下【Shift】键，依次为击所需选定的模块； 方法二：按住鼠标任一键，拉出矩形虚线框，将所有待选取模块包在其中，然 后松开按键，于是矩形里所有模块（包括与连接模块的信号线）均被选中 。 如图2-13所示。
封装子系统具有如下特点：
（1）自定义子系统模块及其图标。
（2）用户双击封装后的图标时显示子系统参数设置对话框。
（3）用户自定义子模块帮助文档。 （4）封装后的子系统模块拥有自己s的imu工lin作k仿区真。技术
MATLAB应用技术
下面以实际的例子来说明如何进行子系统封装，并全面介绍子系统的封装 技术。
simulink仿真技术
MATLAB应用技术
8）模块名的操作
修改模块名：点击模块名，将在原名字的四周出现一个编辑框。此时，就
可对模块名进行修改。当修改完毕，将光标移出编辑框，点击即结束修改。
模块名字体设置：选用菜单【Format：Font】，打开字体对话框后，根据
第4章 Simulink 运动学仿真
转向：为了能够顺序连接功能 块的输入和输出端，功能模块 有时需要转向。在菜单 Format中选择Flip Block旋转 180度，选择Rotate Block顺 时针旋转90度。或者直接按 Ctrl+F键执行Flip Block，按 Ctrl+R键执行Rotate Block。
可以对simulink中的信号线进 行标注。双击该线，会打开一 个文本框允许你输入信号的名 称，这对于解释和文件说明仿 真过程非常有用。
§4.1 曲柄滑块机构的Simulink仿真
修改后的仿真系统
§4.1 曲柄滑块机构的Simulink仿真
2 运行曲柄滑块机构的仿真
前面已经强调指出，必须确保所建立的初始条件的相容性。对于基于速度 的仿真，相容性意味着初始条件代表连杆的真实有效位置。对加速度仿 真，除了位移的相容性要求外，初始速度也必须表示一个有效的速度组合。 将曲柄滑块机构视为一个单自由度系统可以更好地理解这一点。 如果指定了曲柄转速( ω2 的初始速度)，那么另外两个速度( ω3 和 r1 ) 也就通过速度方程(4—6)确定了下来。 这里给出两个例子。第 一个例子仿真在匀加速 下从零速度状态开始执 行，第二个例子在匀速 条件下运行。
线的分支：按住鼠标右 键，在需要分支的地方 拉出即可以。或者按住 Ctrl键，并在要建立分支 的地方用鼠标拉出即可。
将适当的信号和函数的输入联系起来
§4.1 曲柄滑块机构的Simulink仿真
为完成仿真，加入一个Mux块．以此将输出结果集合成一个矩阵。该矩阵在仿 真完成时在MATLAB平台中是可见的。
2 − r2ω2 sin θ 2 − r2ω2 cos θ 2 − r3ω3 sin θ 3 − r3ω32 cos θ 3 = r1 2 r2ω2 cos θ 2 − r2ω2 sin θ 2 + r3ω3 cos θ3 − r3ω32 sin θ 3 = 0
可以对simulink中的信号线进 行标注。双击该线，会打开一 个文本框允许你输入信号的名 称，这对于解释和文件说明仿 真过程非常有用。
§4.1 曲柄滑块机构的Simulink仿真
修改后的仿真系统
§4.1 曲柄滑块机构的Simulink仿真
2 运行曲柄滑块机构的仿真
前面已经强调指出，必须确保所建立的初始条件的相容性。对于基于速度 的仿真，相容性意味着初始条件代表连杆的真实有效位置。对加速度仿 真，除了位移的相容性要求外，初始速度也必须表示一个有效的速度组合。 将曲柄滑块机构视为一个单自由度系统可以更好地理解这一点。 如果指定了曲柄转速( ω2 的初始速度)，那么另外两个速度( ω3 和 r1 ) 也就通过速度方程(4—6)确定了下来。 这里给出两个例子。第 一个例子仿真在匀加速 下从零速度状态开始执 行，第二个例子在匀速 条件下运行。
线的分支：按住鼠标右 键，在需要分支的地方 拉出即可以。或者按住 Ctrl键，并在要建立分支 的地方用鼠标拉出即可。
将适当的信号和函数的输入联系起来
§4.1 曲柄滑块机构的Simulink仿真
为完成仿真，加入一个Mux块．以此将输出结果集合成一个矩阵。该矩阵在仿 真完成时在MATLAB平台中是可见的。
2 − r2ω2 sin θ 2 − r2ω2 cos θ 2 − r3ω3 sin θ 3 − r3ω32 cos θ 3 = r1 2 r2ω2 cos θ 2 − r2ω2 sin θ 2 + r3ω3 cos θ3 − r3ω32 sin θ 3 = 0
基于MATLAB软件中SIMULINK的机构运动仿真
1matlab软件中的simulink仿真工具用于机械工程中机构的运动学仿真简单方?直观只需要一个m文件编写的运动学方程和特殊时刻的初始值就可以得到任意时刻的位置速度和加速度的值并可观察到它们在整个运动周期内的变化特性
第 3 期( 总第 124 期) 2004 年 6 月
机械工程与自动化 M ECHA N ICAL EN GI NEER IN G & AU T O M A T IO N
0, 2= - 62. 833 3rad/ s, 5 = 85. 273 8rad/ s, lBC = 75m m, lCD = 95m m, vBC= 0, vCD = 0。 3 无级变速器机构运动学的SIM UL INK 仿真
根据已知参数的值和加速度矢量方程, 建立仿真 模块如图2。其中曲柄的角加速度和角速度作为输入, 运动中杆BC、CD 每个瞬时的杆长、位置、角速度、角 加速度以及输出杆 DE 每个时刻的角速度、角加速度 作为输出, 以向量存储在工作空间 A B C 和 CDE 中。
得到各构件角度的仿真曲线图( 见图 3) ;
jias udu- abc. m 的输入为 1, 2 , lBC, 2, v BC , 1, 1 ,
··
输出为 2, lB C 。jiasudu- cde. m 的输入为 2, 5, lCD ,
··
2 , v CD , 5 , 2, 输出为 5, lC D 。设定仿真的时间t =
参考文献: [ 1] 周进雄 . 机构 动态仿真 ( 使用 M A T L A B 和 SIM U L IN K )
[ M ] . 西安: 西安交通大学出版社, 2002: 25-47. [ 2] 梁 海顺. 平 网印花机 无级变 速器的 运动性 能与优化 设计
第 3 期( 总第 124 期) 2004 年 6 月
机械工程与自动化 M ECHA N ICAL EN GI NEER IN G & AU T O M A T IO N
0, 2= - 62. 833 3rad/ s, 5 = 85. 273 8rad/ s, lBC = 75m m, lCD = 95m m, vBC= 0, vCD = 0。 3 无级变速器机构运动学的SIM UL INK 仿真
根据已知参数的值和加速度矢量方程, 建立仿真 模块如图2。其中曲柄的角加速度和角速度作为输入, 运动中杆BC、CD 每个瞬时的杆长、位置、角速度、角 加速度以及输出杆 DE 每个时刻的角速度、角加速度 作为输出, 以向量存储在工作空间 A B C 和 CDE 中。
得到各构件角度的仿真曲线图( 见图 3) ;
jias udu- abc. m 的输入为 1, 2 , lBC, 2, v BC , 1, 1 ,
··
输出为 2, lB C 。jiasudu- cde. m 的输入为 2, 5, lCD ,
··
2 , v CD , 5 , 2, 输出为 5, lC D 。设定仿真的时间t =
参考文献: [ 1] 周进雄 . 机构 动态仿真 ( 使用 M A T L A B 和 SIM U L IN K )
[ M ] . 西安: 西安交通大学出版社, 2002: 25-47. [ 2] 梁 海顺. 平 网印花机 无级变 速器的 运动性 能与优化 设计
simulink入门及仿真实例
17
结果如下：上图为v(t), 下图为h(t).
18
r1 r2 1, n1 n2 100, s1 0.5, s2 2, x0 y0 10.
对x(t), y(t)进行模拟, 研究其发展趋势.
16
例3 弹跳的皮球(help/demos/simulink中的一个例子):
v(t) 15 tgdt, g 9.81, 0 t 数学模型：h(t) 10 0 v(t)dt, when h 0, v 0.8v.
4
子库 Continuous和 Discrete分别存放连续 和离散的函数, 如连续函数有Derivative(求导 数), Integrator(积分器), State-Space(状态空间), Transfer Fcn( 传 递 函 数 ) 等 等 , 离 散 的 有 Discrete Transfer Fcn(离散传递函数), Discrete Filter(离散滤波器), Discrete State-Space(离散 状态空间)等等. 在Simulink Library Browser窗口中, 建立 一个新模型(new model), 即打开一个新的空 白模型窗口, 用鼠标左键点取所需要的模块 拖到模型窗口中, 用鼠标左键在模块间建立 连接线(若在已有连接线上分叉则用右键)即 可.
Simulink入门
什么是Simulink？ Simulink是MATLAB提供的实现动态 系统建模和仿真的一个软件包. 它让用户 把精力从编程转向模型的构造. Simulink一个很大的优点是为用户省 去了许多重复的代码编写工作,
1
Simulink的启动
首先须确定MATLAB已安装了Simulink工 具箱. 在工具栏点击Simulink图标:
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在函数中使用的顺序完全样。同
样地，用DeMux块来分解输出矢 量(函数中的x)。
§3-1 曲柄滑块机构的Simulink仿真
下面，适当的信号被“联网’”到Mux块，
§3-1 曲柄滑块机构的Simulink仿真
为完成仿真，加入一个Mux块．以此将输出结果集合成一个矩阵。该矩阵在仿 真完成时在MATLAB平台中是可见的。 可以对simulink中的 信号线进行标注。 双击该线，会打开 一个文本框允许你 输入信号的名称， 这对于解释和文件 说明仿真过程非常 有用。完成后的仿 真过程示于图4—6 中。
柄的初始位置为 ＝0， 此时曲柄和连杆处于同一条线上。 3 也等于零， 2 滑块处于距离坐标原点长度为 r2 r3 的位置。
这个位置在活塞一气缸装置中被称为“上死点(TDP)”。
§3-1 曲柄滑块机构的Simulink仿真
用下面两种方法建立起仿真的初始条件。最直接的方法就是双击仿真流程图中 的积分器图标，在“Initial condition”产中输入数值。这种方法对于更复杂的初 始条件会变得非常笨拙。另一种方法是为MATLAB环境变量设置初始值。 在MATLAB命令提示符中键入 th20=0; th30=0; r10=5.0; 可以用MATLAB环境中一系列命令来非常 容易地改变初始条件，而无需在每次初始 条件改变时双击每个积分器图标。其次， 这种方法可以在MATILAB允许的最大精度 范围给出simulink的初始条件。 对于这里的仿真情况，因为初始条件可以精确给出而显得并不重要。然而。 多数的仿真需要使用复杂的几何关系，创始条件的精度对仿真的正确运行有 着重要的影响。
要使仿真顺利地进行，积分器的输入必须和相应的积分器恰当地连接起来。 第一个输入的是 2 ，这里假设 2 为常量并作为仿真的输入， 可以使用Source库中中的一个，另外两个速度可以从闭环矢量方程(4—6) 中求得。 编写一个MATLAB函数来求解(4—6)方程，函数名为compel，存储于文 件compel．m中。
r 是矢量 1
2
如果将 2 视为仿真的输入，可以用数值积分从速度中计算出 2 、 3 和
r1
§3-1 曲柄滑块机构的Simulink仿真
2 曲柄滑块机构运动学的simulink仿真
在面向模块的simulink图形 方式中，实现这一过程需 要3个积分模块作为仿真的 开始。
§3-1 曲柄滑块机构的Simulink仿真
§3-1 曲柄滑块机构的Simulink仿真
function [x]=compvel(u) % % function to compute the unknown velocities for a slider crank with % constant crank input % u(1)=omega-2 % u(2)=theta-2 % u(3)=theta-3 % % Define the geometry % r2=1.0; r3=4.0; % a=[r3*sin(u(3)) 1; -r3*cos(u(3)) 0]; b=[-r2*u(1)*sin(u(2)); r2*u(1)*cos(u(2))]; % x=inv(a)*b;
其中 大小的变化率，也是滑块相对于地面的平移速度。 R 1 r3 sin 3 1 3 r22 sin 2 写成矩阵形式 r cos 0 r r cos (4—6) 3 2 3 1 2 2 和连杆2等所有位置已知时，方程(4—6)用来求解 3 和 r1
§3-1 曲柄滑块机构的Simulink仿真
3 建立初始条件
在仿真运行之前，必须为积分器建立适当的初始条件。这是求解任何微分 方程的关键一步。而且，这对于运动学仿真显得待别重要。如果使用了不 相容的初始条件，将会导致仿真失败。
初始条件必须是机构在某个真实位置时的角度和长度。
本例的初始条件可以通过简单的几何关系求解给出。为了便于求解，假设曲
பைடு நூலகம்
R2 R3 R1
§3-1 曲柄滑块机构的Simulink仿真
r2 cos 2 r3 cos 3 r1 将 R2 R3 R1 分解到x和y坐标轴上，得到 r2 sin 2 r3 sin 3 0
r22 sin 2 r33 sin 3 r1 上式对时间求导数，有 r22 cos 2 r33 cos 3 0
§3-1 曲柄滑块机构的Simulink仿真
可以用MATLAB中的function块将此函数嵌入到simulink仿真中，function块可以
在“Functions and Tables”库中找到。
function块可以把矢量作为输入和 输出，但矢量必须由原始信号
“组装”而成。输入矢量(函数中
的u)用Mux块(多路转换器)组装得 到。请注意信号连接的顺序和其
§3-1 曲柄滑块机构的Simulink仿真
• 3.1 通过运动学仿真求解速度
1 曲柄滑块机构的闭环矢量方程
请注意这个矢量环和描述四连杆机构的矢量环有重要区别。在四连杆机 构的矢量环中，所有矢量的大小都保持常量，只是方向随时间变化。而 对于曲柄滑块机构，矢量R1的大小随时间变化，而方向保持不变。这一 点在计算对时间的导数时要予以注意。 曲柄滑块机构的闭环矢量方程为:
§3-1 曲柄滑块机构的Simulink仿真
4 仿真结果
假设曲柄以1800 r／min(188．5rad／s)的速度旋转。按这种速度，曲柄 仅在0.07s之内就旋转了两圈，所以仿真的时间从0~0.07s。双击仿真中的 constant块可以设置曲柄的旋转速度。出现的对话框允许为曲柄旋转速度 输入任意值。角速度的单位是rad／s．注意到这一点是十分重要的。为便 于进行分析，以转／分(r／min)为单位的曲柄旋转速度必须转化为rad／s。
§3-1 曲柄滑块机构的Simulink仿真