Matlab及adams联合仿真仿真结果动画的保存及后处理.docx

Matlab及adams联合仿真仿真结果动画的保存及后处理.docx

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Matlab及adams联合仿真仿真结果动画的保存及后处理

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

如下图，将Units设置为MMKS。

设置自己的WorkingDirectory，这里设置为C:

\adams\exercise。

点击OK按钮。

图2新建模型对话框

2）创立连杆

设置连杆参数为Length=400,Width=20,Depth=20,创立如下图的连杆。

图3创立连杆

3）创立转动幅

在连杆质心MARKER点处创立转动幅，旋转副的参数设置为1Location和NormalTogrid将连杆与相连。

图4创立转动幅

4）创立球体

球体选项设置为Addtopart，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创立球体

5）创立单分量力矩

单击Forces>CreateaTorque（Singleponent）AppliedForces，设置为SpaceFixed，NormaltoGrid，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，在连杆上创立一个单分量力矩。

图6创立单分量力矩

2.模型参数设置

1）创立状态变量

图7新建状态变量

点击图上所示得按钮，弹出创立状态变量对话框，创立输入状态变量Torque，将Name修改为.MODEL_1.Torque。

图8新建输入状态变量Torque

再分别创立状态变量Angel和Velocity〔后面所设计控制系统为角度PID控制，反应变量为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立〕。

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ModifyTorque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VariableName右边的文本框，如下图选择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VariableName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FromPinput，选择PINPUT_1。

图16设置输入输出参数

同样的方法，点击FromPoutput选择POUTPUT_1。

将TargetSoftware设置为MATLAB。

FilePrefix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，即进展动力学计算的模型，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19ADAMS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，并搭建如下图控制系统，此控制系统采用角度PID控制对偏心杆的角度进展控制。

也可以采用其他的控制方案。

图20Simulink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MSCSoftware,弹出数据交换参数设置对话框，将AdamsSolvertype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，Animationmode设置成interactive，表示交互式计算，在计算过程中会自动启动ADAMS/View，以便观察仿真动画，如果设置成batch，那么用批处理的形式，看不到仿真动画，将SimulationMode设置为continuous，将municationInterval输入框中输入0.005，表示每隔0.005s在MATLAB和ADAMS之间进展一次数据交换，假设仿真过慢，可以适当改大该参数，其他使用默认设置即可。

图21数据交换参数设置对话框

4）仿真设置和仿真计算

单击窗口中菜单Simulation>ModelConfigurationParameters，将StopTime设置为20。

Type设置为Variable-step，其他使用默认选项，单击0K按钮。

单击开场按钮，开场仿真。

〔假设出现错误，重启MATLAB即可。

每次启动MATLAB都需要选择路径包含Controls_PID.m、Controls_PIDd、Controls_PID.adm的文件夹，并输入Controls_PID〔.m文件名〕和adams_sys〔ADAMS与MATLAB的接口命令〕〕。

仿真过程中将自动加载Adams/View窗口，并生成一个aviewASd的文件，如果你的Adams/View所设置的工作目录中含有此文件，那么启动软件时将不会出现欢送界面，如果需要在启动时出现欢送界面必须把此文件删除。

4.结果后处理

在MATLAB示波器中，可以得到角度、角速度和力矩的曲线，Angel、Velocity、Torque的曲线如下图。

此模型初始受重力作用，产生转动，通过控制力矩地大小，最终角度、角速度、力矩都能到达稳定，角度到达预设值。

控制框图的预设值为幅值为10的阶跃信号，即控制偏心杆的角度为100。

观察角度的变化曲线发现大约在14s时，Angel的值到达预设值10，满足控制要求。

图22角度变化曲线

图23角速度变化曲线

图21角速度变化曲线

图24力矩变化曲线

图25Adams/Viwe中偏心杆在13.3450s时的状态。

在原模型中导入联合仿真结果文件Controls_PID.res〔注意ModelName要选择原模型名〕，这样就可以在adams中进展后处理了。

可以发现在模型树Results中多了一个Controls_PID的结果。

对此结果可以使用adams的后处理模块Postprocessor进展后处理。

图26导入联合仿真结果文件

图26在adams中进展后处理

图27在adsms中对结果进展动画处理

图28adams中力矩后处理结果