(完整版)Matlab与adams联合仿真+仿真结果动画的保存与后处理

1、PID 算法控制偏心杆的摆动，使偏心杆平衡到指定图1 偏心杆模型1)图2 新建模型对话框Matlab 与 adams 联合仿真实例 本实例以 matlab 为外部控制程序，使用新建模型如图所示，将 Units 设置为 MMKS 。设置自己的 Working Directory ，这里设置为 C:adamsexercise 。点击 OK 按钮。2) 创建连杆设置连杆参数为 Length=400,Width=20,Depth=20, 创建如图所示的连杆。图3 创建连杆3) 创建转动幅 在连杆质心 MARKER点处创建转动幅，旋转副的参数设置为1Location 和 Normal Togrid 将连

2、杆与大地相连。4) 创建球体 球体选项设置为 Add to part ，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 创建球体5) 创建单分量力矩单击 Forces>Create a Torque(Single Component)Applied Forces ，设置为 Space Fixed， Normal to Grid ，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，在连杆上创建一个单分量力矩。图 6 创建单分量力矩2. 模型参数设置1) 创建状态变量图 7

3、 新建状态变量点击图上所示得按钮， 弹出创建状态变量对话框， 创建输入状态变量 Torque，将 Name 修改为 .MODEL_1.Torque。图 8 新建输入状态变量 Torque再分别创建状态变量 Angel 和 Velocity (后面所设计控制系统为角度 PID 控制，反馈变量为 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 个变量的创建) 。设置 Angel 的函数 AZ(MARKER_3,MARKER_4)*180/PI， Velocity 的函数为 WZ(MARKER_3,MARKER_4

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、 Velocity2) 将输入状态变量 Torque 与模型关联双 击 单 分 量 力 矩 图 标 ， 弹 出 Modify Torque 对 话 框 ， 修 改 Function 为VARVAL(.MODEL_1.Torque，) VARVAL是用于返回 Torque 的值。图 10

5、 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 Variable Name 右边的文本框，如图所示选择 Torque。图 11 指定输入变量点击 ，分别两次右键单击 Variable Name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 、 Velocity4) 导出控制参数 点击 Plugins>Controls>Plant_Export 。图 15 导出控制参数点击 From Pinput ，选择 PINPUT_1。图 16 设置输入输出参数同样的方法，点击 From P

6、output 选择 POUTPUT_1。将 Target Software 设置为 MATLAB。 File Prefix 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3.1)建立 MATLAB 控制模型导出 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

7、 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 行动力学计算的模型， 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 19 ADAMS 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

8、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，并搭建如图所示控制系统， 此控制系统采用角度 PID 控制对偏心杆的角度进行控制。 也可以采用其他的控制方案。图 20 Simulink 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 MSC Software, 弹出数据交换参数设置

9、对话框，将Adams Solver type 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， Animation mode 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，则 用批处理的形式，看不到仿真动画，将 Simulation Mode 设置为 continuous ，将 Communication Interval 输入框中输入 0.005，表示

10、每隔 0.005s 在 MATLAB和 ADAMS 之间 进行一次数据交换，若仿真过慢，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>Model Configuration Parameters ，将 Stop Time 设置为 20。Type 设置为 Variable-step，其他使用默认选项， 单击 0K按钮。 单击开始按钮， 开始仿真。（若 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_PID.cmd 、 Con

11、trols_PID.adm 的文件夹，并输入 Controls_PID（ .m 文件名）和 adams_sy（s 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 aviewAS.cmd 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迎界面，如果需要在启动时出现欢迎界面必须把此文 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的曲线如图所示。 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、力矩都能达到稳定，角度达到预设值。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 达到预设值 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 24 力矩变化曲线图 25 Adams/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