Simulink运动学仿真

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1、第3章平面机构运动学仿真——Simulink的使用3.1通过运动学仿真求解速度§3-1曲柄滑块机构的Simulink仿真1曲柄滑块机构的闭环矢量方程请注意这个矢量环和描述四连杆机构的矢量环有重要区别。在四连杆机构的矢量环中，所有矢量的大小都保持常量，只是方向随时间变化。而对于曲柄滑块机构，矢量R1的大小随时间变化，而方向保持不变。这一点在计算对时间的导数时要予以注意。曲柄滑块机构的闭环矢量方程为:将分解到x和y坐标轴上，得到§3-1曲柄滑块机构的Simulink仿真上式对时间求导数，有其中是矢量大小的变化率，也是滑块相对于地面的平移速度。写成矩阵形式(4—6)和连杆2等所有位置已知时，方

2、程(4—6)用来求解如果将视为仿真的输入，可以用数值积分从速度中计算出、和和§3-1曲柄滑块机构的Simulink仿真2曲柄滑块机构运动学的simulink仿真在面向模块的simulink图形方式中，实现这一过程需要3个积分模块作为仿真的开始。要使仿真顺利地进行，积分器的输入必须和相应的积分器恰当地连接起来。第一个输入的是，这里假设可以使用Source库中中的一个，另外两个速度可以从闭环矢量方程(4—6)中求得。为常量并作为仿真的输入，§3-1曲柄滑块机构的Simulink仿真编写一个MATLAB函数来求解(4—6)方程，函数名为compel，存储于文件compel．m中。functio

3、n[x]=compvel(u)%%functiontocomputetheunknownvelocitiesforaslidercrankwith%constantcrankinput%u(1)=omega-2%u(2)=theta-2%u(3)=theta-3%%Definethegeometry%r2=1.0;r3=4.0;%a=[r3*sin(u(3))1;-r3*cos(u(3))0];b=[-r2*u(1)*sin(u(2));r2*u(1)*cos(u(2))];%x=inv(a)*b;§3-1曲柄滑块机构的Simulink仿真可以用MATLAB中的function块将此函数

4、嵌入到simulink仿真中，function块可以在“FunctionsandTables”库中找到。function块可以把矢量作为输入和输出，但矢量必须由原始信号“组装”而成。输入矢量(函数中的u)用Mux块(多路转换器)组装得到。请注意信号连接的顺序和其在函数中使用的顺序完全样。同样地，用DeMux块来分解输出矢量(函数中的x)。§3-1曲柄滑块机构的Simulink仿真下面，适当的信号被“联网’”到Mux块，§3-1曲柄滑块机构的Simulink仿真为完成仿真，加入一个Mux块．以此将输出结果集合成一个矩阵。该矩阵在仿真完成时在MATLAB平台中是可见的。可以对simulink

5、中的信号线进行标注。双击该线，会打开一个文本框允许你输入信号的名称，这对于解释和文件说明仿真过程非常有用。完成后的仿真过程示于图4—6中。§3-1曲柄滑块机构的Simulink仿真本例的初始条件可以通过简单的几何关系求解给出。为了便于求解，假设曲柄的初始位置为3建立初始条件在仿真运行之前，必须为积分器建立适当的初始条件。这是求解任何微分方程的关键一步。而且，这对于运动学仿真显得待别重要。如果使用了不相容的初始条件，将会导致仿真失败。初始条件必须是机构在某个真实位置时的角度和长度。这个位置在活塞一气缸装置中被称为“上死点(TDP)”。滑块处于距离坐标原点长度为的位置。＝0，此时曲柄和连杆处

6、于同一条线上。也等于零，§3-1曲柄滑块机构的Simulink仿真用下面两种方法建立起仿真的初始条件。最直接的方法就是双击仿真流程图中的积分器图标，在“Initialcondition”产中输入数值。这种方法对于更复杂的初始条件会变得非常笨拙。另一种方法是为MATLAB环境变量设置初始值。在MATLAB命令提示符中键入th20=0;th30=0;r10=5.0;可以用MATLAB环境中一系列命令来非常容易地改变初始条件，而无需在每次初始条件改变时双击每个积分器图标。其次，这种方法可以在MATILAB允许的最大精度范围给出simulink的初始条件。对于这里的仿真情况，因为初始条件可以精确

7、给出而显得并不重要。然而。多数的仿真需要使用复杂的几何关系，创始条件的精度对仿真的正确运行有着重要的影响。§3-1曲柄滑块机构的Simulink仿真4仿真结果假设曲柄以1800r／min(188．5rad／s)的速度旋转。按这种速度，曲柄仅在0.07s之内就旋转了两圈，所以仿真的时间从0~0.07s。双击仿真中的constant块可以设置曲柄的旋转速度。出现的对话框允许为曲柄旋转速度输入任意值。角速度的单位是rad／s．注意到这一点