adams_matlab联合仿真

LearningMSC.ADAMS/ControlswithMATLAB1、基于Matlab的控制系统设计简介2、ADAMS/Controls控制系统设计流程3、例子——双杆的控制系统设计4、例子——倒立单摆的控制系统设计基于Matlab的控制系统设计例:以二阶线性传递函数为被控对象,进行PID控制。sssG25133)(2Simulink方式：G(xG,yG)mLxVH例：倒立单摆的PID控制系统设计设摆杆偏离垂直直线的角度：摆杆重心的坐标：),(GGyx则有：cossinlylxxGG根据牛顿定律：建立水平和垂直运动状态方程：摆杆围绕其重心的转动运动方程：cossinHlVlI其中：I摆杆围绕其重心的转动惯量摆杆重心的水平运动方程：Hdtlxdm22)sin(摆杆重心的垂直运动方程：mgVdtldm22cosHudtxdm22小车的水平运动方程：假设很小1cos,sin则以上各式变为：HuxMmgVHlxmHlVlI0)(由此，得单级倒立摆的方程：uMmllmMmllMmllmMglmxuMmllmMmlMmllmMglMmm2222222)()()()()(取：单级倒立摆的摆角单级倒立摆的摆速小车位置小车速度)1(x)2(xxx)3(xx)4(则建立倒立单摆的状态方程为：BuAxx其中，0001000000001021ttA4300ttB22423222221)()()(,)()(MmlImMmlItMmlImMmgltMmlImMglmtMmlImMglMmmtM-文件方式的matlab控制系统仿真02468101214161820-0.200.2time(s)Angle02468101214161820-0.500.51time(s)Anglerate02468101214161820-0.500.5time(s)Cartposition02468101214161820-0.500.5time(s)CartrateADAMS/Controls控制系统设计流程DesignProcessBeforeADAMS/ControlsImprovedDesignProcesswithADAMS/Controls基于ADAMS的控制系统设计的二个途径：基于ADAMS/View中的ControlsToolkit:针对具有复杂控制装置的机械系统针对一般的控制环节基于控制系统软件（MATLAB、EASY5或MATRIX）：ADAMS/Controls的应用ADAMS/Controls的设计流程确定ADAMS的输入和输出变量，生成对象/过程模型建立控制系统模块模型的仿真建立机械系统的ADAMS模型天线模型的控制系统MSC.ADAMS模型的导入ADAMS/Controls的载入MSC.ADAMS天线模型仿真MSC.ADAMS模型的导入1、打开ADAMS。2、选择文件输入。3、选择模型所在目录，OK。4、在文件输入窗口，击右键，选择“Browse”，并选择文件：antenna.cmd。ADAMS/Controls的载入操作：ADAMS/View=Tools=PluginManger:选择Loadcheckbox=ControlsADAMS天线模型的介绍方位角马达通过旋转副约束与大地相连；减速齿轮通过旋转副约束与大地相连；圆盘通过旋转副约束与大地相连；高位轴承通过固定副约束与天线支撑相连；天线通过旋转副约束与高位轴承相连。天线支撑通过固定副约束与圆盘相连；天线模型的分析失效驱动下的试验仿真操作：Edit选择Deactivate=弹出数据导航表=双击模型main_olt=选择azimuth_motion_csd=OKADAMS/CONTROLS将“azimuth_motion_csd”失效。运行天线模型。确定ADAMS对象的输入输出校验输入变量和输入函数校验输出变量和输出函数MSC.ADAMS控制对象文件的产生核实MSC.ADAMS对象的输入与输出流程输入变量定义与修正选择BuildSystemElementsStateVariableModify双击main_olt,选择“control_torque”,按“ok”选择BuildSystemElementsStateVariableNew定义修正确定输入函数选择EditModify数据导航器双击main_olt,选择“azimuth_actuator”OKVARVAL(id):变量函数,返回状态变量的当前值。确定输出函数天线的机械系统向控制系统输出的两个信号：天线的方位角：azimuth_position;马达转速：rotor_velocity。BuildSystemElementsStateVariableModify数据库浏览器；双击main_olt显示ADAMS/VIEW变量表选择azimuth_posistionOK；显示修改状态变量对话框：方位角变量表达式定义为：AZ(.main_olt.bearings.MAR70,.main_olt.ground.MAR.26)其中，函数AZ(ToMarker,FromMarker):返回环绕Z轴旋转的转角马达转速变量rotor_velocity:函数WZ(ToMarker,FromMarker,AboutMarker):返回两标架角速度矢量差在Z轴旋转的分量。控制对象的生成：ControlPlantexport:在Plantinput栏按右键选择plantinputcreate完成以上过程，构建的模型已经成功的转为MATLAB可以读取的形式，包括:文件名.adm文件名.cmd文件名.m控制系统设计LoadADAMS变量产生Simulink模块在Matlab工作窗口下：whoADAMS_forcesADAMS_inputsADAMS_jointsADAMS_outputsADAMS_prefixADAMS_sysdirADAMS_uy_idsADAMS_modeADAMS_utidir产生Simulink模块在MATLAB中输入”adams_sys”会产生如下的窗口：S-Function:实现非线性MSC.ADAMS模型的Adams_sub包括s-function和其他变量State-Space是线性化的MSC.ADAMS的模型。OutputFilePrefix:设置文件名，生成仿真分析结果：仿真结果文件：*.res仿真要求文件：*.req仿真图形文件：*.gra仿真分析模式：Discrete/continuous动画显示：interactive初始化方式：ADAMS_init构造控制系统仿真过程在ADAMS中的重现：范例：构建机械手臂模型建立测量用传感器在JOINT1上按右键选择measure如下：创建扭矩ADAMS/Controls控制模型输出建立输入变量重复，建立扭矩2：Torque2建立扭矩与变量的联系模型输出：选择controlplantexportMatlab控制ADAMS变量的载入Simulink模块的生成Matlab窗口下：adams_sys设计简单PID控制器