系统仿真-第9讲-系统建模

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1、机械工程学院2011级硕士研究生《系统仿真》课程SystemSimulation计时鸣2011年12月1ZhejiangUniversityofTechnology第九讲Simscape语言2ZhejiangUniversityofTechnology9.1Simscape简介Simscape是mathworks公司在MATLAB和Simulink基础上针对多域物理系统仿真推出的可视化仿真工具，使用者可以在集成了多领域物理仿真工具的单一环境下进行设计和仿真工作。Simscape建模比使用抽象的数学模型建模更为直观和方便，并按照能量传递的原则构成物理元件之间的

2、连接，因此称Simscape是物理系统建模与仿真工具。3ZhejiangUniversityofTechnologySimscape使用跨越型变量和通过型变量表达物理模型的外部特性。跨越型变量以并联的形式表征元件两连接端之间的物理量（例如电压），通过型变量则以串联的形式表征元件两连接端之间的物理量（例如电流）。4ZhejiangUniversityofTechnology9.2SimMechanics仿真程序举例作为一个实例，在Matlab运行窗口中，运行mech_conveyor命令，可以在Simulink设计窗口中打开mech_conveyor.mdl仿

3、真程序，点击工具栏中的三角形符号按钮可以运行该程序。5ZhejiangUniversityofTechnology刚体模块转动关节模块机器环境模块静止点模块角度驱动模块角度传感器模块电气控制6ZhejiangUniversityofTechnology7ZhejiangUniversityofTechnology转动关节平移关节8ZhejiangUniversityofTechnology刚体模块静止点模块9ZhejiangUniversityofTechnology角度或位移传感器关节致动器10ZhejiangUniversityofTechnology4

4、123Pusher11ZhejiangUniversityofTechnology9.3SimElectronics仿真程序举例作为一个实例，在Matlab的Demos窗口中，运行ControlledDCMotor例子,可以在Simulink设计窗口中打开elec_controlled_dcmotor.mdl仿真程序，点击工具栏中的三角形符号按钮可以运行该程序。12ZhejiangUniversityofTechnology13ZhejiangUniversityofTechnologyelec_controlled_dcmotor14ZhejiangUni

5、versityofTechnology第九讲基于SimMechanics的机械系统建模与仿真15ZhejiangUniversityofTechnology9.1SimMechanics简介SimMechanics是以牛顿力学为基础的机械建模和工程设计的动态系统仿真工具，使用Simulink交互式框图设计界面，具有交互仿真能力。SimMechanics提供了大量真实物理元件模型来表述被仿真的系统，例如刚体、关节、驱动器和传感器等，为多体动力机械系统及其控制系统提供了直观有效的建模分析手段。应用SimMechanics建立的模型可以与传统的Simulink模型

6、相融合。16ZhejiangUniversityofTechnology9.1.1SimMechanics的特点1）提供三维刚体机械系统的建模环境，具有多种连接和约束形式，提供多种本地坐标系统，可以通过SolidWorks转换器定义机械模型，可进行系统的运动学以及正向、逆向动力学分析。2）允许机械模块与其它类型模块结合使用，可在Simulink中建立高精度、非线性模型以支持控制系统的开发和测试，提供平衡点和线性化工具以支持控制系统设计。3）使用VirtualRealityToolbox或Matlab图形（HandleGraphics）支持机械系统可视化及动画

7、显示。17ZhejiangUniversityofTechnology9.1.2SimMechanics的功能1．在Simulink环境中进行动力学和运动学分析SimMechanics使用Simulink交互式框图设计界面建立机械多体动力学系统模型，可方便地修改系统的物理参数，包括位置、方位角和运动参数等，使用变步长积分法获得较高的仿真计算精度。SimMechanics提供了如下动力学仿真与分析算法：18ZhejiangUniversityofTechnology1）正向动力学分析算法，用于求解机械系统在给定激励下的响应；2）逆向动力学分析算法，用于求解机械

8、系统在给定运动结果时所需的力和力矩；3）运动学分析算