adams-matlab联合仿真.ppt

LearningMSC.ADAMS/ControlswithMATLAB,1、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。,Simulink方式：,V,H,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：,则有：,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：,其中：,摆杆围绕其重心的转动惯量,摆杆重心的水平运动方程：,摆杆重心的垂直运动方程：,小车的水平运动方程：,假设,很小,则以上各式变为：,由此，得单级倒立摆的方程：,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,则建立倒立单摆的状态方程为：,其中，,M-文件方式的matlab控制系统仿真,ADAMS/Controls控制系统设计流程,DesignProcessBeforeADAMS/Controls,ImprovedDesignProcesswithADAMS/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=Controls,ADAMS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”OK,VARVAL(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。,BuildSystemElementsStateVariableModify数据库浏览器；,双击main_olt显示ADAMS/VIEW变量表选择azimuth_posistionOK；,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：,ControlPlantexport:,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：,whoADAMS_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