基于MATLAB／Simulink的蹦极跳系统仿真模型.pdfVIP

维普资讯 训 练 与科 技 第27卷第2期 基于 MATLAB／Simulink的蹦极跳系统仿真模型 王 芳 ，王玉柱2，王晓东 (1．后勤工程学院 训练部；2．后勤工程学院 后勤信息工程系；3．后勤工程学院 研究生三队) 一 、 SIMULINK仿真软件介绍 从蹦极跳系统的数学描述中可以得知，此系 SIMULINK是 MATLAB软件下的一个附加组件，是 统为一典型的具有连续状态的非线性连续系统。 用来提供一个系统级的建模与动态仿真的工具平 设桥梁距离地面为50m，蹦极者的起始位置为绳索 台，在其下提供了丰富的仿真模块。一般来说，可 的长度一30m，即 (O)=一30，蹦极者起始速度为 以很容易地利用鼠标在模型窗 口中建立所需要的 0，即七(O)=0；其余的参数分别为k=20，口2=口= 控制——系统模型，然后利用其提供的功能对系 1，m=70kg，g=10m／s。下面建立蹦极跳系统的 统进行仿真与分析，使得一个复杂系统的输入输 仿真模型，并在如上的参数下对系统进行仿真，分 出以及控制变得相当的简单和直观。 析此蹦极跳系统对体重为70kg的蹦极者而言是否 SIMULINK仿真与分析控制系统的主要步骤 安全。 为：建立控制系统方块图模型并确定仿真输入和 三、建立蹦极跳系统的Simuhnk仿真模型 输出；设置仿真参数；进行动态仿真并观看输出结 在蹦极跳系统模型中，主要使用 的系统模 果；针对输出结果进行分析和比较。 块有： 下面通过具体实例利用 SIMULINK对一个连 Continuous模块库中的Integrator模块：用来实 续线性系统——蹦极跳系统进行仿真分析。 现系统中的微分运算。 二、蹦极跳的数学模型 FunctionsTables模块库中的Fcn模块：用来 蹦极跳是一种挑战身体极限的运动，蹦极者 实现系统中空气阻力的函数关系。 系着一根弹力绳从高处的桥梁 (或山崖等)向下 Nonlinear模块库中的Switch模块：用来实现 跳。在下落的过程中，蹦极者几乎处于失重状态。 系统中弹力绳索的函数关系。 按照牛顿运动规律，自由下落的物体的位置由下 蹦极跳系统的模型框图如图1所示。 式确定： 玎嵫=mg一口1七一口2l七l老 其中m为物体的质量 ，g为重力加速度，为 物体的位置，第二项与第三项表示空气的阻力。 其中位置 的基准为蹦极者开始跳下的位置 (即 选择桥梁作为位置的起点 =O)，低于桥梁的位置 为正值，高于桥梁的位置为负值。如果物体系在 一 个弹性常数为k的弹力绳索上，定义绳索下端的 初始位置为0，则其对落体位置的影响为 ’ 图1 蹦极跳系统模型 ： 在蹦极跳系统模型中使用了两个 Scope输 出 因此整个蹦极跳系统的数学描述为 模块，上面的Scope模块用来显示蹦极者的相对位 m骨=mg+ 一口1七一口2I七l戈 置，即相对于桥梁的位置；而下面的Scope模块用 王 芳 女，黑龙江省绥化市人，馆员 · 9O · 维普资讯 2006年3月 王 芳等