Κοινή χρήση τεχνολογίας

한어Русский языкEnglishFrançaisIndonesianSanskrit日本語DeutschPortuguêsΕλληνικάespañolItalianoSuomalainenLatina

Για να εισαγάγουμε τα βήματα κατασκευής και προσομοίωσης φυσικών μοντέλων, εδώ είναι ένα παράδειγμα μοντέλου που συνοδεύεται από το simulink.Μάζα-Ελατήριο-Αποσβεστήρας με ΕλεγκτήΓια παράδειγμα, το παρακάτω σχήμα δείχνει το καθιερωμένο μοντέλο.

Τα λεπτομερή βήματα φυσικής μοντελοποίησης και ανάλυσης προσομοίωσης είναι τα εξής:

Βήμα 1: Χρήσηssc_new Δημιουργία νέου μοντέλου

χρήσηssc_new  είναι ο καλύτερος τρόπος για να ξεκινήσετε τη δημιουργία μοντέλων Simscape™. Η χρήση αυτής της λειτουργίας βοηθά να διασφαλιστεί ότι χρησιμοποιούνται οι προτεινόμενες προεπιλεγμένες ρυθμίσεις για το μοντέλο.Όταν χρησιμοποιείτεssc_new , αυτόματα:

• Δημιουργήστε ένα νέο μοντέλο Simscape με τις απαραίτητες και συνήθως χρησιμοποιούμενες μονάδες που βρίσκονται ήδη στον καμβά του μοντέλου
• Επιλέξτε προτεινόμενες ρυθμίσεις επίλυσης και ανοχής
• Ενεργοποιήστε την καταγραφή δεδομένων για ολόκληρο το μοντέλο

στο MATLAB® Στο παράθυρο της γραμμής εντολών, πληκτρολογήστε:

ssc_new

Η προεπιλεγμένη ρύθμιση επίλυσης για τα πρόσφατα δημιουργημένα μοντέλα χωρίς όνομα είναιVariableStepAuto, το μοντέλο περιέχει ένα μπλοκ ρύθμισης παραμέτρων επίλυσης, ένα μπλοκ μετατροπέα Simulink-PS και ένα μπλοκ μετατροπέα PS-Simulink συνδεδεμένο σε ένα μπλοκ Scope.

Η ενότητα Πόροι στο κάτω μέρος του παραθύρου του μοντέλου παρέχει συνδέσμους προς σχετικές βιβλιοθήκες μπλοκ και θέματα τεκμηρίωσης.

Βήμα 2: Συναρμολογήστε το φυσικό δίκτυο

Για να μοντελοποιήσετε το σύστημά σας, προσθέτετε μπλοκ στο μοντέλο από τη βιβλιοθήκη Simscape και, στη συνέχεια, συνδέετε τα μπλοκ στο φυσικό δίκτυο. Στο σχηματικό που δημιουργείτε, οι γραμμές που συνδέουν τα μπλοκ αντιπροσωπεύουν τις φυσικές συνδέσεις που υπάρχουν μεταξύ των στοιχείων στο πραγματικό σύστημα που μοντελοποιείτε. Με άλλα λόγια, τα διαγράμματα Simscape προσομοιώνουν τη διάταξη του φυσικού συστήματος.

Κατά την κατασκευή ενός δικτύου, είναι σημαντικό να προσθέτετε μπλοκ αναφοράς για συγκεκριμένο τομέα, όπως Ηλεκτρική Αναφορά, Μηχανική Μεταφραστική Αναφορά κ.λπ.

1. Ανοίξτε τη βιβλιοθήκη Simscape > Foundation Library > Mechanical > Translational Elements.
2. Σύρετε τα μπλοκ Mass, Translational Spring, Translational Damper και Mechanical Translational Reference στο παράθυρο του μοντέλου.
3. Συνδέστε τα μπλοκ Translational Spring, Translational Damper και Mass στο μπλοκ Mechanical Translational Reference όπως φαίνεται στην παρακάτω εικόνα.Για να περιστρέψετε μια μονάδα, επιλέξτε τη μονάδα και πατήστεCtrl+R。

Για να προσαρμόσετε την οπτική παρουσίαση του μοντέλου, απλοποιήστε τα ονόματα των μονάδων Spring και Damper όπως φαίνεται.Για να εμφανιστεί το όνομα της μονάδας Mass με το Spring και το Damper, κάντε δεξί κλικ στη μονάδα Mass και επιλέξτεΜορφή > Εμφάνιση ονόματος μονάδας > Ανοιξε。

Βήμα 3: Προσαρμόστε τις παραμέτρους της μονάδας και τους μεταβλητούς στόχους

Simscape Μια λειτουργική μονάδα αντιπροσωπεύει ένα γενικό στοιχείο με προεπιλεγμένες αρχικές τιμές για τις παραμέτρους και τις μεταβλητές της μονάδας. Μπορείτε να προσαρμόσετε αυτές τις τιμές για να ταιριάζουν στην εφαρμογή σας ή να ταιριάζουν με το φύλλο δεδομένων του κατασκευαστή.

Για να προβάλετε και να τροποποιήσετε τις τιμές παραμέτρων της μονάδας και τους αρχικούς στόχους για τις μεταβλητές της μονάδας, κάντε διπλό κλικ στη λειτουργική μονάδα για να ανοίξετε το πλαίσιο διαλόγου της.χρήσηΡυθμίσειςΑυτί.

Για τα περισσότερα μπλοκ Simscape, το πλαίσιο διαλόγου μπλοκ περιέχει τις ίδιες πληροφορίες και διάταξη με τον επιθεωρητή ιδιοτήτων μπλοκ. Από προεπιλογή, η αλλαγή μιας τιμής στο Property Inspector εφαρμόζει αμέσως τη νέα τιμή.Για καλύτερο έλεγχο, συνιστάται να καθαρίσετε τοΑυτόματη εφαρμογήπλαίσιο ελέγχου για ενεργοποίησηεπαναφοράκαιεφαρμογή κουμπί. Αυτό είναι ιδιαίτερα χρήσιμο όταν εργάζεστε με σύνθετες μονάδες, καθώς μπορείτε να αλλάξετε πολλές παραμέτρους ταυτόχρονα.Αλλάξτε τις τιμές παραμέτρων για να ταιριάζουν με το φύλλο δεδομένων του κατασκευαστή, δείτε ολόκληρο το σετ και κάντε κλικεφαρμογή .ΣαφήΑυτόματη εφαρμογήΑφού επιλεγεί, το πλαίσιο ελέγχου παραμένει καθαρό κατά τη διάρκεια της συνεδρίας MATLAB.

Για να προβάλετε μια περιγραφή μιας λειτουργικής μονάδας, κάντε κλικ στο πλαίσιο διαλόγου της λειτουργικής μονάδαςΠεριγραφή Αυτί.Αυτή η καρτέλα περιέχει επίσηςΠηγαίος κώδικας Σύνδεσμος. Κάντε κλικ σε αυτόν τον σύνδεσμο για να ανοίξετε το αρχείο προέλευσης Simscape για αυτήν την ενότητα στον επεξεργαστή MATLAB.

Εάν η λειτουργική μονάδα δεν έχει παραμέτρους ή μεταβλητούς στόχους που μπορούν να οριστούν, το πλαίσιο διαλόγου της λειτουργικής μονάδας δεν έχειΡυθμίσειςκαρτέλα, μόνοΠεριγραφήΑυτί.

Για να προβάλετε την τεκμηρίωση για μια λειτουργική μονάδα, κάντε κλικ στο ερωτηματικό στην επάνω δεξιά γωνία του πλαισίου διαλόγου της λειτουργικής μονάδαςκουμπί.

Σε αυτό το μοντέλο, θα προσαρμόσετε τις παραμέτρους που ελέγχουν τη μάζα, την ακαμψία του ελατηρίου και τον συντελεστή απόσβεσης. Θα καθορίσετε επίσης την αρχική ταχύτητα της μάζας ρυθμίζοντας τον αντίστοιχο μεταβλητό στόχο.

1. Κάντε διπλό κλικ στη μονάδα Spring.ΣαφήΑυτόματη εφαρμογή πλαίσιο ελέγχου.ΘαΒαθμός ελαστικότητας ελατηρίουΟρίζεται ως400 N/m, μετά κάντε κλικεφαρμογή。

1. Κάντε διπλό κλικ στη μονάδα Damper.ΘαΣυντελεστής απόσβεσηςΟρίζεται ως100 N/(m/s)。

1. Κάντε διπλό κλικ στη μονάδα Mass.ΘαΜάζαΟρίζεται ως3.6 kg。

1. Για να καθορίσετε την επιθυμητή τιμή αρχικής ταχύτητας μάζας, εισαγάγετε τοΑρχικοί στόχοιΑναπτύξτε την ενότηταΤαχύτητα .αυτής της μεταβλητήςΠροτεραιότηταέχει οριστεί ως "High”, που σημαίνει ότι ο λύτης θα προσπαθήσει να ικανοποιήσει αυτήν την αρχική τιμή κατά τον υπολογισμό των αρχικών συνθηκών για τον προσδιορισμό του σημείου εκκίνησης της προσομοίωσηςΤαχύτητα πλαίσιο ελέγχου.υπάρχειαξίαπεδίο, τύπος10, μετά κάντε κλικεφαρμογή。

Βήμα 4: Προσθήκη πηγής

Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε σήματα εισόδου για να οδηγείτε μοντέλα Simscape. Χρησιμοποιώντας αυτήν τη μέθοδο, μπορείτε να αναπαραστήσετε φυσικές επιδράσεις όπως δυνάμεις, τάσεις ή πιέσεις που δρουν σε ένα σύστημα. Μπορείτε επίσης να καθορίσετε άλλες ποσότητες που ρέουν μέσω του συστήματος, όπως ρεύμα, ροή μάζας και ροή θερμότητας. Μπορείτε να προσθέσετε συνδέσεις εισόδου σήματος σε ένα φυσικό δίκτυο χρησιμοποιώντας μπλοκ πηγών Simscape.

Για να προσθέσετε μια αναπαράσταση των δυνάμεων που δρουν σε μια μάζα, χρησιμοποιήστε το μπλοκ Ideal Force Source.

1. Ανοίξτε τη βιβλιοθήκη Simscape > Foundation Library > Mechanical > Mechanical Sources.
2. Προσθέστε το μπλοκ Ideal Force Source στο σχηματικό. Απλοποιήστε το όνομα της μονάδας όπως φαίνεται.
3. Για να αντικατοπτρίσετε τη σωστή κατεύθυνση των δυνάμεων που εμφανίζονται στο αρχικό σχηματικό σχήμα, γυρίστε τον προσανατολισμό της μονάδας. Αφού επιλέξετε την ενότητα Force Source, στο Simulink® γραμμή εργαλείωνΜορφήκαρτέλα, σεσυμφωνίακάτω, κάντε κλικαναποδογυρίστε πάνω κάτω。
4. Αντιγράψτε το μπλοκ Mechanical Translational Reference κάνοντας δεξί κλικ στο μπλοκ και σύροντάς το σε μια νέα θέση. Στη συνέχεια, αναστρέψτε τον προσανατολισμό της νέας μονάδας χρησιμοποιώντας την ίδια μέθοδο με τη μονάδα Force Source.
5. Συνδέστε τη θύρα C του μπλοκ Force Source σε αυτό το δεύτερο μπλοκ Mechanical Translational Reference και τη θύρα R στο μπλοκ Mass, όπως φαίνεται στην παρακάτω εικόνα.

Μετά τη σύνδεση του δικτύου φυσικής στην πηγή Simulink, το σήμα εισόδου που αντιπροσωπεύει την καμπύλη δύναμης παρέχεται μέσω της θύρας S (βλ.Βήμα 6: Συνδεθείτε στο Simulink χρησιμοποιώντας τη μονάδα διασύνδεσης ). Ένα θετικό σήμα στη θύρα S θα καθορίσει τη δύναμη που ασκείται από τη θύρα C στη θύρα R.

Βήμα 5: Προσθήκη αισθητήρων

Μπορείτε να μετρήσετε ποσότητες σε ένα φυσικό δίκτυο και να τις χρησιμοποιήσετε αλλού στο μοντέλο. Ορισμένες κοινές χρήσεις για αυτές τις ποσότητες περιλαμβάνουν ανάδραση για αλγόριθμους ελέγχου, μοντελοποίηση φυσικών στοιχείων των οποίων η συμπεριφορά εξαρτάται από άλλα φυσικά μεγέθη (όπως αντίσταση εξαρτώμενη από τη θερμοκρασία) ή απλώς προβολή αποτελεσμάτων κατά τη διάρκεια μιας προσομοίωσης.

Μπορείτε να μετρήσετε αυτές τις ποσότητες χρησιμοποιώντας μονάδες αισθητήρων, συνδέοντας αισθητήρες σε σειρά ή παράλληλα ανάλογα με τη μετρούμενη τιμή. Για να μετρήσετε μια ποσότητα που ορίζεται από μια μεταβλητή Through (όπως ρεύμα, ροή, δύναμη), συνδέστε αισθητήρες σε σειρά. Για να μετρήσετε μια ποσότητα που ορίζεται από τη μεταβλητή Across (όπως τάση, πίεση, ταχύτητα), συνδέστε αισθητήρες παράλληλα.

Για να μετρήσετε την παραμόρφωση του ελατηρίου, συνδέστε μια μονάδα Ideal Translational Motion Sensor παράλληλα με το ελατήριο.

1. Ανοίξτε τη βιβλιοθήκη Simscape > Foundation Library > Mechanical > Mechanical Sensors.
2. Προσθέστε το μπλοκ Ideal Translational Motion Sensor στο σχηματικό.
3. Για να περιστρέψετε τη μονάδα, επιλέξτε τη μονάδα και πατήστεCtrl+R。
4. Συνδέστε τη μονάδα όπως φαίνεται παρακάτω. Απλοποιήστε το όνομα της μονάδας όπως φαίνεται.

Βήμα 6: Συνδεθείτε στο Simulink χρησιμοποιώντας το μπλοκ διεπαφής

Simscape Οι εξισώσεις στο δίκτυο επιλύονται ταυτόχρονα, ενώ τα μπλοκ Simulink αξιολογούνται διαδοχικά. Μπλοκ διεπαφής όπως ο μετατροπέας Simulink-PS και ο μετατροπέας PS-Simulink χρησιμοποιούνται για τη διαχείριση του ορίου μεταξύ αυτών των δύο συμβάσεων μοντελοποίησης. Χρησιμοποιείτε μπλοκ διασύνδεσης όταν τα σήματα Simulink καθορίζουν ποσότητες σε ένα δίκτυο Simscape ή όταν μεταβιβάζετε ποσότητες Simscape στο Simulink για σχεδιασμό ελέγχου ή άλλους σκοπούς. Κάθε φορά που συνδέετε ένα μπλοκ Simulink σε ένα φυσικό δίκτυο Simscape, πρέπει να χρησιμοποιείτε το κατάλληλο μπλοκ μετατροπέα.

Στη συνέχεια θα συνδέσετε το φυσικό δίκτυο με τον ελεγκτή που έχει κατασκευαστεί από κανονικά μπλοκ Simulink. Αρχικά, προετοιμάστε το φυσικό δίκτυο που θα συνδεθεί στο σήμα Simulink:

1. Καταργήστε τη μονάδα Scope.

Ενώ μπορείτε να χρησιμοποιήσετε παλμογράφους για να δείτε τα αποτελέσματα της προσομοίωσης, αυτοί οι παλμογράφοι μπορούν να κάνουν τα μπλοκ διαγράμματα πιο ακατάστατα.Ένας πιο αποτελεσματικός τρόπος για να δείτε και να αναλύσετε τα αποτελέσματα της προσομοίωσης είναι να χρησιμοποιήσετε έναν Simscape Results Explorer, όπως π.χΒήμα 8: Προβολή αποτελεσμάτων προσομοίωσηςπεριγράφεται στο.

1. Συνδέστε τη θύρα εξόδου φυσικού σήματος του μπλοκ Simulink-PS Converter στη θύρα S του μπλοκ Force Source.
2. Συνδέστε τη θύρα εξόδου P του μπλοκ αισθητήρα κίνησης στη θύρα εισόδου φυσικού σήματος του μπλοκ μετατροπέα PS-Simulink.
3. Συνδέστε το μπλοκ ρύθμισης παραμέτρων επίλυσης στο κύκλωμα και αποκρύψτε το όνομα του μπλοκ μετατροπέα. Το σχηματικό τώρα μοιάζει με αυτό.

Στη συνέχεια, δημιουργήστε και συνδέστε τον ελεγκτή:

1. Ανοίξτε τη βιβλιοθήκη Simulink > Sources και σύρετε το μπλοκ Pulse Generator στο μοντέλο. Αλλάξτε το όνομα της μονάδας σε Εντολή θέσης. Ρυθμίστε τις παραμέτρους της μονάδας όπως φαίνεται στην εικόνα.

1. Ανοίξτε τη βιβλιοθήκη Simulink > Math Operations και σύρετε το μπλοκ Sum στο μοντέλο.υπάρχειλίστα συμβόλων, αντικαταστήστε το δεύτερο σύμβολο συν με ένα σύμβολο μείον, όπως φαίνεται.

1. Ανοίξτε τη βιβλιοθήκη Simulink > Συνεχής και σύρετε το μπλοκ ελεγκτή PID στο μοντέλο.στήνωΑναλογία(P)、Πόντοι (Ι)καιΔιαφορικό(D)Τιμές παραμέτρων, όπως φαίνεται στο σχήμα.

1. Συνδέστε τις μονάδες όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα.

Τα σήματα ελέγχου Simulink εισέρχονται στη θύρα εισόδου του μπλοκ Simulink-PS Converter, όπου μετατρέπονται σε φυσικά σήματα που οδηγούν την κατανομή δύναμης του μπλοκ Ideal Force Source.

Η θύρα εξόδου P του μπλοκ Ideal Translational Motion Sensor για τη μέτρηση της παραμόρφωσης του ελατηρίου είναι συνδεδεμένη στο μπλοκ μετατροπέα PS-Simulink. Αυτό το μπλοκ χρησιμοποιείται για τη μετατροπή φυσικών σημάτων σε σήματα Simulink ανάδρασης για τον ελεγκτή.

Για να συγκρίνετε τα σήματα εισόδου και ανάδρασης, συνδέστε τα με την προβολή σημάτων:

1. Κάντε δεξί κλικ στο σήμα Simulink που πέρασε από το μπλοκ της Γεννήτριας παλμών στο μπλοκ Sum.Από το μενού περιβάλλοντος, επιλέξτεΔημιουργία και σύνδεση προγράμματος προβολής > Simulink > Πεδίο εφαρμογής。
2. Στη συνέχεια, κάντε δεξί κλικ στο σήμα Simulink που πέρασε από το μπλοκ PS-Simulink Converter στο μπλοκ Sum.Από το μενού περιβάλλοντος, επιλέξτεΣύνδεση στο πρόγραμμα προβολής > Πεδίο εφαρμογής。

Βήμα 7: Μοντέλο προσομοίωσης

Μπορείτε να το κάνετε κάνοντας κλικ στο κουμπί Εκτέλεση στη γραμμή εργαλείων Simulink (βρίσκεται στο επάνω μέρος του παραθύρου του μοντέλου) ή στη γραμμή εργαλείων Waveform Viewer.  για να εκτελέσετε την προσομοίωση. Ο λύτης Simscape αξιολογεί το μοντέλο, υπολογίζει τις αρχικές συνθήκες και εκτελεί την προσομοίωση.

Για να εκτελέσετε την προσομοίωση, κάντε κλικ στη γραμμή εργαλείων Simulink。

Το πρόγραμμα προβολής κυματομορφής εμφανίζει μια επικάλυψη των σημάτων εισόδου και ανάδρασης.

Βήμα 8: Προβολή αποτελεσμάτων προσομοίωσης

Το Simscape Results Explorer σάς επιτρέπει να προβάλλετε και να αναλύετε δεδομένα προσομοίωσης χρησιμοποιώντας δυνατότητες καταγραφής δεδομένων. Για παράδειγμα, μπορείτε να συγκρίνετε δύο εκτελέσεις προσομοίωσης για να αναλύσετε πώς οι αλλαγές στη μάζα επηρεάζουν την παραμόρφωση του ελατηρίου.

1. Κάντε δεξί κλικ στην ενότητα Spring.
2. Από το μενού περιβάλλοντος, επιλέξτεSimscape > Προβολή δεδομένων προσομοίωσης > simlog。

Ειδοποίηση:simlog  είναι το προεπιλεγμένο όνομα της μεταβλητής εγγραφής.Εάν χρησιμοποιείτεΌνομα μεταβλητής χώρου εργασίαςΕάν η παράμετρος διαμόρφωσης μοντέλου αλλάξει το όνομα της μεταβλητής, το μενού περιβάλλοντος θα εμφανίσει το όνομα ως μια εγγεγραμμένη μεταβλητή που σχετίζεται με τη λειτουργική μονάδα.

Το παράθυρο Simscape Results Explorer ανοίγει με τον κόμβο που αντιστοιχεί στη λειτουργική μονάδα Spring τονισμένο στο αριστερό παράθυρο. Το δεξί παράθυρο εμφανίζει μια γραφική παράσταση των δεδομένων προσομοίωσης για τις τρεις μεταβλητές που σχετίζονται με το μπλοκ.

1. υπάρχειSpring Στην περιοχή Κόμβος, επιλέξτε Κόμβοςx . Το δεξί παράθυρο εμφανίζει δεδομένα παραμόρφωσης ελατηρίου που απεικονίζονται με την πάροδο του χρόνου.

1. Κάντε διπλό κλικ στη μονάδα Mass.ΘαποιότηταΟρίζεται ως7.2 kg。
2. Εκτελέστε την προσομοίωση.
3. Για να φορτώσετε ξανά τα καταγεγραμμένα δεδομένα, κάντε κλικ στη γραμμή εργαλείων του παραθύρου Simscape Results Explorer.Εισαγωγή δεδομένων κουμπί.Στο αναδυόμενο παράθυρο που εμφανίζει τα ονόματα των μεταβλητών εγγραφής, κάντε κλικΣίγουρος。