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2024-07-12
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Para presentar los pasos para construir y simular modelos físicos, aquí hay un modelo de ejemplo que viene con simulink.Amortiguador de masa-resorte con controladorPor ejemplo, la siguiente figura muestra el modelo establecido.
Los pasos detallados del análisis de simulación y modelado físico son los siguientes:
Paso 1: usarssc_nuevo Crear nuevo modelo
usarssc_nuevo es la mejor manera de empezar a construir modelos Simscape™. El uso de esta función ayuda a garantizar que se utilicen las configuraciones predeterminadas recomendadas para el modelo.cuando usasssc_nuevo , automáticamente:
enMATLAB® En la ventana de la línea de comando, escriba:
ssc_nuevo
La configuración predeterminada del solucionador para modelos sin nombre recién creados esVariablePasoAutomático, el modelo contiene un bloque Solver Configuration, un bloque Simulink-PS Converter y un bloque PS-Simulink Converter conectado a un bloque Scope.
La sección Recursos en la parte inferior de la ventana del modelo proporciona enlaces a bibliotecas de bloques y temas de documentación relevantes.
Paso 2: montar la red física
Para modelar su sistema, agrega bloques al modelo desde la biblioteca Simscape y luego conecta los bloques a la red física. En el esquema que crea, las líneas que conectan los bloques representan las conexiones físicas que existen entre los componentes en el sistema real que está modelando. En otras palabras, los diagramas de Simscape simulan el diseño físico del sistema.
Al construir una red, es importante agregar bloques de referencia específicos del dominio, como referencia eléctrica, referencia traslacional mecánica, etc.
Para ajustar la presentación visual del modelo, simplifique los nombres de los módulos Resorte y Amortiguador como se muestra.Para que el nombre del módulo Mass aparezca tanto con Spring como Damper, haga clic derecho en el módulo Mass y seleccioneFormato > Mostrar nombre del módulo > Abierto。
Paso 3: ajustar los parámetros del módulo y los objetivos variables
Paisaje simulado Un módulo representa un componente genérico con valores iniciales predeterminados para los parámetros y variables del módulo. Puede ajustar estos valores para adaptarlos a su aplicación o hacer coincidir la hoja de datos del fabricante.
Para ver y modificar los valores de los parámetros del módulo y los objetivos iniciales de las variables del módulo, haga doble clic en el módulo para abrir su cuadro de diálogo.usarAjustesPestaña.
Para la mayoría de los bloques de Simscape, el cuadro de diálogo del bloque contiene la misma información y diseño que el inspector de propiedades del bloque. De forma predeterminada, cambiar un valor en el Inspector de propiedades aplica el nuevo valor inmediatamente.Para un mejor control, se recomienda borrar elAplicar automáticamentecasilla de verificación para habilitarreiniciarysolicitud botón. Esto es particularmente útil cuando se trabaja con módulos complejos, ya que puede cambiar varios parámetros a la vez.Cambie los valores de los parámetros para que coincidan con la hoja de datos del fabricante, vea el conjunto completo y haga clicsolicitud .ClaroAplicar automáticamenteUna vez marcada, la casilla permanece vacía durante la sesión de MATLAB.
Para ver una descripción de un módulo, haga clic en el cuadro de diálogo del móduloDescripción Pestaña.Esta pestaña también contieneCódigo fuente Enlace. Haga clic en este enlace para abrir el archivo fuente de Simscape para este módulo en el editor de MATLAB.
Si el módulo no tiene parámetros ni objetivos variables que se puedan configurar, el cuadro de diálogo del módulo no tieneAjustespestaña, sóloDescripciónPestaña.
Para ver la documentación de un módulo, haga clic en el signo de interrogación en la esquina superior derecha del cuadro de diálogo del módulo.botón.
En este modelo, ajustará los parámetros que controlan la masa, la rigidez del resorte y el coeficiente de amortiguación. También especificará la velocidad inicial de la masa ajustando el objetivo variable correspondiente.
400 N/m
, luego haga clicsolicitud。100 N/(m/s)
。3.6 kg
。High
”, lo que significa que el solucionador intentará satisfacer este valor inicial exactamente al calcular las condiciones iniciales para determinar el punto de partida de la simulación.Velocidad caja.existirValorTipo de campo10
, luego haga clicsolicitud。Paso 4: agregar fuente
Puede utilizar señales de entrada para controlar los modelos Simscape. Con este método, puede representar efectos físicos como fuerzas, voltajes o presiones que actúan sobre un sistema. También puede especificar otras cantidades que fluyen a través del sistema, como corriente, flujo másico y flujo de calor. Puede agregar conexiones de entrada de señal a una red física utilizando bloques fuente de Simscape.
Para agregar una representación de las fuerzas que actúan sobre una masa, use el bloque Fuente de fuerza ideal.
Después de conectar la red física a la fuente Simulink, la señal de entrada que representa la curva de fuerza se proporciona a través del puerto S (verPaso 6: Conéctese a Simulink usando el módulo de interfaz ). Una señal positiva en el puerto S especificará la fuerza que actúa desde el puerto C al puerto R.
Paso 5: agregar sensores
Puede medir cantidades en una red física y utilizarlas en otras partes del modelo. Algunos usos comunes de estas cantidades incluyen retroalimentación para algoritmos de control, modelado de componentes físicos cuyo comportamiento depende de otras cantidades físicas (como la resistencia dependiente de la temperatura) o simplemente ver los resultados durante una simulación.
Puede medir estas cantidades utilizando módulos de sensores, conectando sensores en serie o en paralelo según el valor medido. Para medir una cantidad definida por una variable pasante (como corriente, flujo, fuerza), conecte sensores en serie. Para medir una cantidad definida por la variable Across (como voltaje, presión, velocidad), conecte sensores en paralelo.
Para medir la deformación del resorte, conecte un módulo de sensor de movimiento traslacional ideal en paralelo con el resorte.
Paso 6: Conéctese a Simulink usando el bloque de interfaz
Paisaje simulado Las ecuaciones de la red se resuelven simultáneamente, mientras que los bloques de Simulink se evalúan de forma secuencial. Se utilizan bloques de interfaz como Simulink-PS Converter y PS-Simulink Converter para manejar el límite entre estas dos convenciones de modelado. Se utilizan bloques de interfaz cuando las señales de Simulink especifican cantidades en una red de Simscape, o cuando se pasan cantidades de Simscape a Simulink para el diseño de control u otros fines. Cada vez que conecta un bloque Simulink a una red física de Simscape, debe utilizar el bloque convertidor apropiado.
A continuación, conectará la red física al controlador creado a partir de bloques Simulink normales. Primero, prepare la red física para conectarla a la señal de Simulink:
Si bien se pueden utilizar osciloscopios para ver los resultados de la simulación, estos osciloscopios pueden hacer que los diagramas de bloques estén más desordenados.Una forma más eficiente de ver y analizar los resultados de la simulación es utilizar un Explorador de resultados de Simscape comoPaso 8: ver los resultados de la simulacióndescrito en.
Luego, construya y conecte el controlador:
Las señales de control de Simulink ingresan al puerto de entrada del bloque convertidor Simulink-PS, donde se convierten en señales físicas que impulsan la distribución de fuerza del bloque de fuente de fuerza ideal.
El puerto de salida P del bloque del sensor de movimiento traslacional ideal para medir la deformación del resorte está conectado al bloque convertidor PS-Simulink. Este bloque se utiliza para convertir señales físicas en señales de retroalimentación Simulink para el controlador.
Para comparar señales de entrada y retroalimentación, conéctelas al visor de señales:
Paso 7: modelo de simulación
Puede hacer esto haciendo clic en el botón Ejecutar en la barra de herramientas de Simulink (ubicada en la parte superior de la ventana del modelo) o en la barra de herramientas del Visor de formas de onda. para ejecutar la simulación. El solucionador de Simscape evalúa el modelo, calcula las condiciones iniciales y ejecuta la simulación.
Para ejecutar la simulación, haga clic en la barra de herramientas de Simulink。
El visor de formas de onda muestra una superposición de las señales de entrada y retroalimentación.
Paso 8: ver los resultados de la simulación
Simscape Results Explorer le permite ver y analizar datos de simulación utilizando capacidades de registro de datos. Por ejemplo, puede comparar dos ejecuciones de simulación para analizar cómo los cambios en la masa afectan la deformación del resorte.
Aviso:simlog
es el nombre predeterminado de la variable de registro.Si usaNombre de la variable del espacio de trabajoSi el parámetro de configuración del modelo cambia el nombre de la variable, el menú contextual mostrará el nombre como una variable registrada asociada con el módulo.
La ventana Simscape Results Explorer se abre con el nodo correspondiente al módulo Spring resaltado en el panel izquierdo. El panel derecho muestra un gráfico de los datos de simulación para las tres variables asociadas con el bloque.
Spring
En Nodo, seleccione Nodox
. El panel derecho muestra los datos de deformación del resorte trazados a lo largo del tiempo.7.2 kg
。