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ADAMS2005R2与MATLAB70联合仿真
ADAMS 2005R2与MATLAB7.0联合仿真
ADAMS/Controls(控制模块)可以将ADAMS的机械系统模型与控制系统应用软件(如:MATLAB、EASY5或者MATRIX)连接起来,实现在控制系统软件环境下进行交互式仿真,还可以在ADAMS/View中观察结果。一般来说,控制系统最好用数学上的控制系统框图来表示,而基于几何外形的机械运动系统则用动画和曲线进行描述。
在仿真计算过程中,ADAMS采取两种工作方式:其一,机械系统采用ADAMS解算器,控制系统采用控制软件解算器,二者之间通过状态方程进行联系;其二,利用控制软件书写描述控制系统的控制框图,然后将该控制框图提交给ADAMS,应用ADAMS解算器进行包括控制系统在内的复杂机械系统虚拟样机的同步仿真计算。
ADAMS/Controls的设计流程
ADAMS/Controls控制系统设计主要有以下四个步骤,如图1-1所示。
图1-1 ADAMS/Controls的设计流程
第一步:建立机械系统模型
机械系统模型可以在ADAMS/Controls下直接建立,也可以建立已经建好的外部模型。
第二步:确定ADAMS的输入输出变量
通过确定ADAMS的输入和输出变量可以在ADAMS和控制软件之间形成一个闭合回路,如图1-2所示。
图1-2 ADAMS的输入和输出变量
第三步:建立控制系统模型
使用控制软件MATLAB、EASY5或者MATRIX建立控制系统模型,并将其与ADAMS机械系统模型连接起来。
第四步:仿真模型
可以使用交互式或者批处理方式仿真机械系统和控制系统连接在一起的模型。
ADAMS/Controls的应用实例:ADAMS帮助文件《Getting Started Using
ADAMS/Controls》(即李军等人写的《ADAMS实例教程》)中的天线模型(antenna.cmd)。
1、导入用于控制仿真软件(CSS)MATLAB的模型文件。
1)建立ADAMS与MATLAB联合仿真共用的工作路径文件夹(ADAMS Files)C:\MSC.Software\MSC.ADAMS\2005r2\controls\examples\antenna导入天线模型antenna.cmd,建立仿真模型2)加载ADAMS/Controls模块。从“Tools--Plugin Manager”菜单,在Plugin Manager窗口中Load一栏勾选ADAMS/Controls。
3)熟悉天线模型。确定模型的输入输出变量(控制antenna运动的力,扭矩;方位角和高度位置测量)。
4)试验仿真。模型工作正常才可以添加控制系统。
5)失效驱动。将驱动“azimuth_motion_csd”失效。
2、创建ADAMS/Corntrols Plant的输入输出变量(inputs and outputs)。
ADAMS/Controls与控制仿真软件的相互通信是通过状态变量来实现的,因此,必须将模型的输入输出变量定义与状态变量相关的设置。(事实上,本例中输入输出变量已经定义。)
选择Build--System Elements--State Variable--New,建立如图2-2所示的输入状态变量control_torque。同理分别建立如图2-3和图2-4所示的输出状态变量rotor_velocity和elevation_position。
图2-2 输入状态变量control_torque对话框
图2-3 输出状态变量rotor_velocity对话框
图2-4输出状态变量elevation_position对话框
修改力矩azimuth_actuator的值,打开修改对话框之后,将Function一栏改为VARVAL(.main_olt.control_torque),如2-5所示。
图2-5 修改力矩azimuth_actuator对话框
建立好输入输出状态变量之后,在ADAMS/Controls菜单栏,选择Controls--Plant Export,系统弹出一对话框。根据如图2-6的对话框输入相关信息,在File Prefix一栏输入ant_test;在Input Signal(s)和Output Signal(s)处分别通过右键点击来添加状态输入输出变量,而Output Signal(s)的状态输出变量次序不可调换,MSC.ADAMS Host Name一栏系统会自动设定为主机名。ADAMS/Corntrols将输入输出信息储存在“ant_test.m”文件中,并产生命令文件“ant_test.cmd”和数据文件“ant_test.adm”,这些文件将在仿真过程中使用。
图2-6 A
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