Simscape Multibody -- 分析单摆

继续上节，https://blog.****.net/bornfree5511/article/details/103503272。

双击上节建立好的模型，我的是simple_pendulum.slx。

在本教程中，将探讨可以添加到模型中的各种力和力矩。然后，使用具有运动感知功能的块，分析模型的动态响应。最终的结果是一组时域和相位图，每种力和扭矩组合一个。使用MATLAB®命令创建这些绘图，并将Simscape™Multibody™运动输出作为参数。

 

你的出发点是在一个单摆模型中建立的单摆模型。通过向该模型添加力和力矩，可以逐步将钟摆从无阻尼和自由更改为阻尼和驱动。所施加的力和扭矩包括：

重力（Fg）-作用于每个物体上与其质量成正比的全局力，根据加速度矢量g指定。使用机构配置块指定此矢量。

关节阻尼（Fb）-摆锤和关节固定装置之间的内部扭矩，根据线性阻尼系数进行参数化。使用将摆锤连接到关节固定装置的旋转关节块指定此参数。

驱动力矩（FA）-摆锤和关节固定装置之间的驱动力矩，您直接将其指定为Simscape物理信号。使用连接摆锤和关节固定装置的旋转关节块指定此信号。

我们先添加关节传感器。速度和角度传感器。

双击Revolute Joint模块，

这时候会在revolute joint模块上多出两个参数，q和w

 

 现在q和w的量代表的是物理模型的参数，不能在simulink和matlab 环境中使用，所以需要把物理模型的量转换为simulink空间和matlab空间能够识别的量，这时候需要PS-Simulink Converter模块。打开simulink的库。

 

 从simulink library中拖两个到simple_pendulum中。

有了PS converter模块，物理参量已经可以被simulink和matlab识别，但是如果要做分析的话，还需要在工作空间中使用这个参量。这时候需要 to workspace 模块把参量写入到工作空间中。还是在simulink library中。

连接完成后如图

我们另存为一个新的文件  simple_pendulum_analysis.slx

运行这个仿真文件，运行完成后，我们回到matlab工作空间。输入 

这是官网的写法，但是在我的计算机上，工作空间中只有一个out参数，它是simulinkOutput类型的。直接运行官网的例子会出现没有变量定义。所以我用另一种方法，这个地方如果有按官网可以的记得反馈给我一下。

 

 我采用的方法。后面的所有操作都用我的方法，官网的方法都是直接的q  w。

绘制相对于角位置的关节角速度，例如，在MATLAB命令提示下输入以下代码。 

 

尝试使用不同的起始角度模拟模型。可以在“旋转关节块”对话框的“状态目标>位置”菜单中更改起始角度。此图显示了-80、-40、0、40和80度的复合相位图。 

 分析加阻尼后的单摆

双击Revolute joint，

 运行模型。

在matlab的命令行窗口。

 

 

绘制联合相位图。为此，在MATLAB命令提示下，可以输入以下代码： 

 

 尝试使用不同的起始角度模拟模型。可以在“旋转关节块”对话框的“状态目标>位置”菜单中更改起始角度。此图显示了-240、-180、-120、-60、0和60度的复合相位图。

 分析加阻尼和驱动后的单摆

双击revolute joint，

 这时候多出一个参量

 这时候，对于我们制定的力，需要从simulink空间转换到物理模型空间。还有添加一个外部力源。

 

 正弦波块提供周期性扭矩输入，作为Simulink®信号。Simulink PS转换器块将Simulink信号转换为与Simscape Multibody兼容的Simscape物理信号。

如图连接

 双击正弦波模块，在“正弦波块”对话框中，将“振幅”设置为0.06。此振幅对应于在-0.06 N和0.06 N之间振荡的驱动扭矩。

 在“revolute joint”对话框中，确保“状态目标>位置>值”设置为0度。

 运行模型。