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蹦极跳系统的动态仿真
蹦极跳时一种挑战身体极限的运动,蹦极者,质量m系处的桥梁〔或山崖等〕向下跳〔假设此高度为80M〕。如果人体系在一个弹性常数为k的弹性绳索上,在下落的过程中,在绳索长度以内,出于失重状态,仅受空气阻力和重力加速度,a1,a2为空气的阻尼系数。在绳索长度之后,开始受绳的拉力。
为了简化建模,我们定义绳索下端开始受力的位置为基准面,以向下为正方向。那么其对落体位置的影响为:基准面以上,x=0,b不受绳索拉力,基准面以下,受力。因此整个蹦极系统是一个典型的具有连续状态的非线性系统。的数学模型为:
初始条件:蹦极者起始速度为0其余的参数:k=20,a2=a1=1;m=70kg,
g=9.8m/s,h=30m
那么可以建立其simulink模型如下
为了输出方便读者阅读,在最后加了一个参照系坐标转化,最后输出为蹦极者的高度。这里只是一个简单的模型,没有考虑到蹦极者落地后与实体地面接触后的速度变化,仅认为地面是个空气平面。
用户可以输入绳索长度h、弹性常数k和体重m,来测试你给定的参数是否会让蹦极者产生危险〔即蹦极者位置在地面以下〕。
试一试吧!比方按照刚刚的设置初始值,结果图形如下:
结果分析:对于体重为70kg的蹦极者,此系统是不平安的,因为蹦极者与地面之间的距离出现了负值
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