Обмен технологиями

한어Русский языкEnglishFrançaisIndonesianSanskrit日本語DeutschPortuguêsΕλληνικάespañolItalianoSuomalainenLatina

Чтобы представить этапы построения и моделирования физических моделей, вот пример модели, поставляемой с simulink.Масса-пружина-демпфер с контроллеромНапример, на рисунке ниже показана установленная модель.

Подробное физическое моделирование и этапы анализа имитации заключаются в следующем:

Шаг 1: Используйтеssc_new Создать новую модель

использоватьssc_new  это лучший способ начать создавать модели Simscape™. Использование этой функции помогает гарантировать, что для модели используются рекомендуемые настройки по умолчанию.Когда вы используетеssc_new , это автоматически:

• Создайте новую модель Simscape с необходимыми и часто используемыми модулями, уже имеющимися на холсте модели.
• Выберите рекомендуемые настройки решателя и допуска.
• Включить регистрацию данных для всей модели

в МАТЛАБ® В окне командной строки введите:

ssc_new

Настройка решателя по умолчанию для вновь созданных безымянных моделей:ПеременныйШагАвто, модель содержит блок Solver Configuration, блок Simulink-PS Converter и блок PS-Simulink Converter, соединенный с блоком Scope.

Раздел «Ресурсы» в нижней части окна модели содержит ссылки на соответствующие библиотеки блоков и разделы документации.

Шаг 2. Соберите физическую сеть

Чтобы смоделировать свою систему, вы добавляете в модель блоки из библиотеки Simscape, а затем подключаете блоки к физической сети. В создаваемой вами схеме линии, соединяющие блоки, представляют собой физические соединения, существующие между компонентами реальной системы, которую вы моделируете. Другими словами, диаграммы Simscape имитируют физическую компоновку системы.

При построении сети важно добавлять эталонные блоки, специфичные для предметной области, такие как электрические ссылки, механические поступательные ссылки и т. д.

1. Откройте библиотеку Simscape> Foundation Library> Mechanical> Translational Elements.
2. Перетащите блоки «Масса», «Поступательная пружина», «Поступательный демпфер» и «Механическая поступательная ссылка» в окно модели.
3. Соедините блоки «Поступательная пружина», «Поступательный демпфер» и «Масса» с блоком «Механическая поступательная ссылка», как показано на рисунке ниже.Чтобы повернуть модуль, выберите модуль и нажмитеCtrl+R。

Чтобы настроить визуальное представление модели, упростите имена модулей Spring и Damper, как показано.Чтобы имя модуля «Масса» отображалось как рядом с пружиной, так и с демпфером, щелкните правой кнопкой мыши модуль «Масса» и выберитеФормат > Имя модуля отображения > Открыть。

Шаг 3. Настройте параметры модуля и переменные цели.

Симскейп Модуль представляет собой универсальный компонент с начальными значениями по умолчанию для параметров и переменных модуля. Вы можете настроить эти значения в соответствии с вашим применением или в соответствии с техническими данными производителя.

Чтобы просмотреть и изменить значения параметров модуля и начальные цели для переменных модуля, дважды щелкните модуль, чтобы открыть его диалоговое окно.использоватьНастройкиТаб.

Для большинства блоков Simscape диалоговое окно блока содержит ту же информацию и макет, что и инспектор свойств блока. По умолчанию изменение значения в инспекторе свойств немедленно применяет новое значение.Для лучшего контроля рекомендуется очиститьАвтоматически применятьфлажок, чтобы включитьперезагрузитьиприложение кнопка. Это особенно полезно при работе со сложными модулями, поскольку вы можете изменить несколько параметров одновременно.Измените значения параметров, чтобы они соответствовали паспорту производителя, просмотрите весь набор и нажмитеприложение .ПрозрачныйАвтоматически применятьПосле установки флажка остается снятой во время сеанса MATLAB.

Чтобы просмотреть описание модуля, нажмите в диалоговом окне модуляОписание Таб.Эта вкладка также содержитИсходный код Связь. Щелкните эту ссылку, чтобы открыть исходный файл Simscape для этого модуля в редакторе MATLAB.

Если у модуля нет параметров или переменных целей, которые можно установить, диалоговое окно модуля не имеетНастройкивкладка, толькоОписаниеТаб.

Чтобы просмотреть документацию по модулю, щелкните вопросительный знак в правом верхнем углу диалогового окна модуля.кнопка.

В этой модели вы будете регулировать параметры, управляющие массой, жесткостью пружины и коэффициентом демпфирования. Вы также укажете начальную скорость массы, настроив соответствующую переменную цель.

1. Дважды щелкните модуль Spring.ПрозрачныйАвтоматически применять флажок.ВоляКоэффициент пружиныУстановить как400 N/m, затем нажмитеприложение。

1. Дважды щелкните модуль Демпфер.ВоляКоэффициент затуханияУстановить как100 N/(m/s)。

1. Дважды щелкните модуль «Масса».ВоляМассаУстановить как3.6 kg。

1. Чтобы указать желаемое значение начальной массовой скорости, введитеПервоначальные целиРазвернуть в разделеСкорость .этой переменнойПриоритетбыл обозначен как «High», что означает, что решатель попытается точно удовлетворить этому начальному значению при расчете начальных условий для определения начальной точки моделирования. Проверено.Скорость флажок.существоватьЦенитьполе, тип10, затем нажмитеприложение。

Шаг 4. Добавьте источник

Вы можете использовать входные сигналы для управления моделями Simscape. Используя этот метод, вы можете представить физические эффекты, такие как силы, напряжения или давления, действующие на систему. Вы также можете указать другие величины, проходящие через систему, такие как ток, массовый расход и тепловой поток. Вы можете добавить входные соединения сигнала к физической сети при помощи исходных блоков Simscape.

Чтобы добавить представление сил, действующих на массу, используйте блок Ideal Force Source.

1. Откройте библиотеку Simscape> Foundation Library> Mechanical> Mechanical Sources.
2. Добавьте блок Ideal Force Source к схеме. Упростите имя модуля, как показано.
3. Чтобы отразить правильное направление сил, показанное на исходной схеме, измените ориентацию модуля. После выбора модуля Force Source в Simulink® панель инструментовФорматвкладка, вкл.договоренностьвниз, нажмитеперевернуть вверх и вниз。
4. Дублируйте блок Mechanical Translational Reference, щелкнув блок правой кнопкой мыши и перетащив его в новое место. Затем измените ориентацию нового модуля, используя тот же метод, что и модуль Force Source.
5. Подключите порт C блока Force Source к этому второму блоку Mechanical Translational Reference и порт R к блоку Mass, как показано на следующем рисунке.

После подключения физической сети к источнику Simulink входной сигнал, представляющий кривую силы, подается через порт S (см.Шаг 6: Подключитесь к Simulink с помощью интерфейсного модуля. ). Положительный сигнал на порте S будет указывать силу, действующую от порта C к порту R.

Шаг 5: Добавьте датчики

Вы можете измерять величины в физической сети и использовать их в других частях модели. Некоторые распространенные варианты использования этих величин включают обратную связь для алгоритмов управления, моделирование физических компонентов, поведение которых зависит от других физических величин (таких как сопротивление, зависящее от температуры), или просто просмотр результатов во время моделирования.

Вы можете измерить эти величины с помощью сенсорных модулей, подключая датчики последовательно или параллельно в зависимости от измеряемого значения. Чтобы измерить величину, определенную сквозной переменной (например, ток, расход, сила), соедините датчики последовательно. Чтобы измерить величину, определенную переменной Across (например, напряжение, давление, скорость), подключите датчики параллельно.

Для измерения деформации пружины подключите модуль датчика идеального поступательного движения параллельно пружине.

1. Откройте библиотеку Simscape> Foundation Library> Mechanical> Mechanical Sensors.
2. Добавьте блок Ideal Translational Motion Sensor к схеме.
3. Чтобы повернуть модуль, выберите модуль и нажмитеCtrl+R。
4. Подключите модуль, как показано ниже. Упростите имя модуля, как показано.

Шаг 6: Подключитесь к Simulink с помощью интерфейсного блока.

Симскейп Уравнения в сети решаются одновременно, тогда как блоки Simulink оцениваются последовательно. Блоки интерфейса, такие как Simulink-PS Converter и PS-Simulink Converter, используются для обработки границы между этими двумя соглашениями моделирования. Вы используете блоки интерфейса, когда сигналы Simulink задают количества в сети Simscape или когда вы передаете количества Simscape в Simulink для проектирования элементов управления или других целей. Каждый раз, когда вы подключаете блок Simulink к физической сети Simscape, вы должны использовать соответствующий блок преобразователя.

Далее вы подключите физическую сеть к контроллеру, построенному из обычных блоков Simulink. Сначала подготовьте физическую сеть для подключения к сигналу Simulink:

1. Удалить модуль Scope.

Хотя для просмотра результатов моделирования можно использовать осциллографы, они могут сделать блок-схемы более загроможденными.Более эффективный способ просмотра и анализа результатов моделирования — использовать обозреватель результатов Simscape, напримерШаг 8. Просмотр результатов моделированияописано в.

1. Соедините выходной порт физического сигнала блока Simulink-PS Converter с портом S блока Force Source.
2. Соедините выходной порт P блока Motion Sensor с входным портом физического сигнала блока PS-Simulink Converter.
3. Подключите блок Solver Configuration к схеме и скройте имя блока преобразователя. Схема теперь выглядит так.

Затем соберите и подключите контроллер:

1. Откройте библиотеку Simulink > Sources и перетащите блок Pulse Generator в модель. Измените имя модуля на «Команда позиционирования». Установите параметры модуля, как показано на рисунке.

1. Откройте библиотеку Simulink > Math Operations и перетащите блок Sum в модель.существоватьсписок символов, замените второй знак плюс знаком минус, как показано.

1. Откройте библиотеку Simulink > Continuous и перетащите блок PID Controller в модель.настраиватьПропорция (П)、Очки(Я)иДифференциал(Д)Значения параметров, как показано на рисунке.

1. Подключите модули, как показано на схеме ниже.

Управляющие сигналы Simulink входят во входной порт блока Simulink-PS Converter, где они преобразуются в физические сигналы, которые управляют распределением силы блока Ideal Force Source.

Выходной порт P блока Ideal Translational Motion Sensor для измерения деформации пружины подключен к блоку PS-Simulink Converter. Этот блок используется для преобразования физических сигналов в сигналы обратной связи Simulink для контроллера.

Чтобы сравнить входные сигналы и сигналы обратной связи, подключите их к средству просмотра сигналов:

1. Щелкните правой кнопкой мыши сигнал Simulink, переданный из блока Pulse Generator в блок Sum.В контекстном меню выберитеСоздать и подключить средство просмотра > Симулинк > Объем。
2. Затем щелкните правой кнопкой мыши сигнал Simulink, переданный из блока PS-Simulink Converter в блок Sum.В контекстном меню выберитеПодключиться к зрителю > Объем。

Шаг 7: Имитационная модель

Вы можете сделать это, нажав кнопку Run на панели инструментов Simulink (расположенной в верхней части окна модели) или на панели инструментов Waveform Viewer.  для запуска симуляции. Решатель Simscape оценивает модель, вычисляет начальные условия и запускает симуляцию.

Чтобы запустить симуляцию, нажмите на панели инструментов Simulink.。

Средство просмотра сигналов отображает наложение входных сигналов и сигналов обратной связи.

Шаг 8. Просмотр результатов моделирования

SimscapeResults Explorer позволяет вам просматривать и анализировать данные моделирования, используя возможности регистрации данных. Например, вы можете сравнить два запуска моделирования, чтобы проанализировать, как изменения массы влияют на деформацию пружины.

1. Щелкните правой кнопкой мыши модуль Spring.
2. В контекстном меню выберитеСимскейп > Просмотреть данные моделирования > симлог。

Уведомление:simlog  — имя по умолчанию для переменной записи.Если вы используетеИмя переменной рабочей областиЕсли параметр конфигурации модели меняет имя переменной, в контекстном меню это имя будет указано как записанная переменная, связанная с модулем.

Окно SimscapeResults Explorer открывается с узлом, соответствующим модулю Spring, выделенному на левой панели. Правая панель отображает график данных моделирования для трех переменных, связанных с блоком.

1. существоватьSpring В разделе «Узел» выберите «Узел».x . На правой панели отображаются данные о деформации пружины, построенные с течением времени.

1. Дважды щелкните модуль Масса.ВолякачествоУстановить как7.2 kg。
2. Запустите симуляцию.
3. Чтобы перезагрузить зарегистрированные данные, нажмите на панель инструментов окна SimscapeResults Explorer.Импортировать данные кнопка.Во всплывающем окне, отображающем имена переменных записи, нажмите кнопкуКонечно。