機(jī)電系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真matlab電子教案課件-第9章-Simulink的系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真

第9章：Simulink的系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真Simulink基本操作Simulink模塊庫Simulink仿真舉例Simulink子系統(tǒng)創(chuàng)建與封裝11/25/20221第9章：Simulink的系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真Simulink基本操9.1Simulink的基本操作⑴啟動(dòng)Simulink，打開Simulink模塊庫⑵打開Simulink空白模型窗口⑶建立系統(tǒng)的Simulink模型⑷設(shè)置仿真參數(shù)，進(jìn)行仿真活動(dòng)⑸輸出仿真結(jié)果11/25/202229.1Simulink的基本操作⑴啟動(dòng)Simulink，打9.1.1Simulink的啟動(dòng)啟動(dòng)方法⑴在命令窗口輸入simulink⑵點(diǎn)擊命令窗口工具條上的simulink圖標(biāo)SimulinkLibraryBrowser模塊庫窗口11/25/202239.1.1Simulink的啟動(dòng)啟動(dòng)方法⑴在命令窗口輸入s模塊庫包含16個(gè)子模塊庫常用模塊不連續(xù)性模塊邏輯和位操作模塊常用模塊數(shù)學(xué)操作模型效驗(yàn)?zāi)K信號(hào)屬性模塊輸出模塊輸入源模塊離散系統(tǒng)模塊連續(xù)系統(tǒng)模塊模型效驗(yàn)?zāi)K信號(hào)通信模塊用戶自定義函數(shù)模塊接口和子系統(tǒng)模塊11/25/20224模塊庫包含16個(gè)子模塊庫常用模塊不連續(xù)性模塊邏輯和位操作模塊打開子模塊庫的方法⑴左擊某模塊庫Simulink瀏覽器右邊窗口顯示該子模塊庫包含的全部標(biāo)準(zhǔn)模塊。Continuous例如，左擊sink子模塊11/25/20225打開子模塊庫的方法⑴左擊某模塊庫Simulink瀏覽器右邊窗打開子模塊庫的方法⑵右擊simulink菜單項(xiàng)彈出菜單條：OpentheSimulinklibrary，點(diǎn)擊之，彈出如下窗口雙擊某子模塊，就顯示該子模塊庫包含的全部標(biāo)準(zhǔn)模塊。例如，雙擊sink子模塊11/25/20226打開子模塊庫的方法⑵右擊simulink菜單項(xiàng)彈出菜單條：O9.1.2打開空白模型窗口11/25/202279.1.2打開空白模型窗口11/22/202279.1.3建立Simulink仿真模型打開相應(yīng)的模型庫模塊復(fù)制及刪除模塊的連接模塊的調(diào)整模塊參數(shù)的設(shè)置模塊文件的保存11/25/202289.1.3建立Simulink仿真模型打開相應(yīng)的模型庫模塊9.1.4Simulink仿真模型的運(yùn)行直接在simulink模型窗口中進(jìn)行用MATLAB文件調(diào)用，在模型窗口中運(yùn)行用MATLAB文件調(diào)用，在指令窗口中運(yùn)行[t,x,y]=sim(‘model’,timespan,option,ut)11/25/202299.1.4Simulink仿真模型的運(yùn)行直接在simuli9.1.5仿真結(jié)果的輸出和保存用Scope模塊用Out模塊用ToWorkspace模塊11/25/2022109.1.5仿真結(jié)果的輸出和保存用Scope模塊用Out模塊9.2模塊庫和系統(tǒng)仿真9.2.1Simulink模塊庫9.2.2Simulink環(huán)境下的仿真運(yùn)行11/25/2022119.2模塊庫和系統(tǒng)仿真9.2.1Simulink模塊庫9例9-1示波器應(yīng)用示例⑴仿真框圖：lt91tu.mdl11/25/202212例9-1示波器應(yīng)用示例⑴仿真框圖：lt91tu.mdl11例9-1示波器應(yīng)用示例（2）fzt913a.mdl11/25/202213例9-1示波器應(yīng)用示例（2）fzt913a.mdl11/29.3子系統(tǒng)創(chuàng)建與封裝9.3.1子系統(tǒng)的創(chuàng)建9.3.2子系統(tǒng)的封裝9.3.3條件子系統(tǒng)11/25/2022149.3子系統(tǒng)創(chuàng)建與封裝9.3.1子系統(tǒng)的創(chuàng)建9.3.29.4Simulink仿真舉例9.4.1曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真9.4.2懸吊式起重機(jī)動(dòng)力學(xué)仿真9.4.3閥控液壓缸的動(dòng)剛度分析11/25/2022159.4Simulink仿真舉例9.4.1曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)9.4.1曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真圖9—47是個(gè)只有一個(gè)自由度(DOF)的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，連桿的長度r2、r3已知，曲柄輸入角速度或角加速度已知。輸出分別為設(shè)每一連桿(包括固定桿件)均由一位移矢量表示，圖9—48給出了該機(jī)構(gòu)各個(gè)桿件的之間的矢量關(guān)系

設(shè)輸入為11/25/2022169.4.1曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真圖9—47是個(gè)只有一個(gè)自由1.曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程⑴曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的位移矢量方程

⑵矢量方程的分解——位置方程⑶曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程對(duì)位置方程求時(shí)間的導(dǎo)數(shù)，得運(yùn)動(dòng)學(xué)方程：寫成矩陣形式11/25/2022171.曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程⑴曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的位移矢量方程2.曲柄滑塊機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)的Simulink仿真⑴仿真的基本思路：已知輸入，由運(yùn)動(dòng)學(xué)方程求出，再通過積分可求出。

⑴編寫求解加速度的MATLAB函數(shù)compv（u）11/25/2022182.曲柄滑塊機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)的Simulink仿真⑴仿真的基本思路2.曲柄滑塊機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)的Simulink仿真⑵⑵建立Simulink模型MATLAB函數(shù)compv（u）嵌入Simulink模型中。11/25/2022192.曲柄滑塊機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)的Simulink仿真⑵⑵建立Simu2.曲柄滑塊機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)的Simulink仿真⑶⑶仿真結(jié)果輸入轉(zhuǎn)速為150rad/s。注意仿真時(shí)間應(yīng)調(diào)整為0.1s。速度曲線位移曲線11/25/2022202.曲柄滑塊機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)的Simulink仿真⑶⑶仿真結(jié)果輸3.通過運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真求解加速度⑴

⑴求解加速度的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程對(duì)位置方程求時(shí)間的二階導(dǎo)數(shù)，得：寫成矩陣形式仿真系統(tǒng)的輸入量：連桿2的角加速度系統(tǒng)輸出：和速度已知量：

位移11/25/2022213.通過運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真求解加速度⑴⑴求解加速度的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程對(duì)3.通過運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真求解加速度⑵⑵編寫求解加速度的MATLAB函數(shù)compa（u）11/25/2022223.通過運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真求解加速度⑵⑵編寫求解加速度的MATLAB3.通過運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真求解加速度⑶⑶建立Simulink仿真模型，嵌入MATLAB函數(shù)compa（u）注：先運(yùn)行仿真框圖后，再運(yùn)行fz941.m程序，得到下面的仿真結(jié)果。11/25/2022233.通過運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真求解加速度⑶⑶建立Simulink仿真模型3.通過運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真求解加速度⑷⑷編寫繪制連桿的轉(zhuǎn)角和滑塊位移曲線的程序11/25/2022243.通過運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真求解加速度⑷⑷編寫繪制連桿的轉(zhuǎn)角和滑塊位移3.通過運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真求解加速度⑸⑸仿真結(jié)果11/25/2022253.通過運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真求解加速度⑸⑸仿真結(jié)果11/22/2029.4.2懸吊式起重機(jī)動(dòng)力學(xué)仿真11/25/2022269.4.2懸吊式起重機(jī)動(dòng)力學(xué)仿真11/22/202226Simulink模型11/25/202227Simulink模型11/22/2022279.4.3閥控液壓缸的動(dòng)剛度分析11/25/2022289.4.3閥控液壓缸的動(dòng)剛度分析11/22/202228動(dòng)剛度分析程序11/25/202229動(dòng)剛度分析程序11/22/202229動(dòng)剛度分析Simulink模型11/25/202230動(dòng)剛度分析Simulink模型11/22/202230仿真結(jié)果11/25/202231仿真結(jié)果11/22/202231第9章習(xí)題1Xt911.mdl11/25/202232第9章習(xí)題1Xt911.mdl11/22/202232仿真結(jié)果有限幅器11/25/202233仿真結(jié)果有限幅器11/22/202233第9章習(xí)題111/25/202234第9章習(xí)題111/22/202234第9章習(xí)題6動(dòng)力學(xué)方程主動(dòng)懸架被動(dòng)懸架11/25/202235第9章習(xí)題6動(dòng)力學(xué)方程主動(dòng)懸架被動(dòng)懸架11/22/2022第9章習(xí)題6仿真框圖11/25/202236第9章習(xí)題6仿真框圖11/22/202236第9章習(xí)題6仿真結(jié)果被動(dòng)懸架主動(dòng)懸架11/25/202237第9章習(xí)題6仿真結(jié)果被動(dòng)懸架主動(dòng)懸架11/22/20223第9章：Simulink的系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真Simulink基本操作Simulink模塊庫Simulink仿真舉例Simulink子系統(tǒng)創(chuàng)建與封裝11/25/202238第9章：Simulink的系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真Simulink基本操9.1Simulink的基本操作⑴啟動(dòng)Simulink，打開Simulink模塊庫⑵打開Simulink空白模型窗口⑶建立系統(tǒng)的Simulink模型⑷設(shè)置仿真參數(shù)，進(jìn)行仿真活動(dòng)⑸輸出仿真結(jié)果11/25/2022399.1Simulink的基本操作⑴啟動(dòng)Simulink，打9.1.1Simulink的啟動(dòng)啟動(dòng)方法⑴在命令窗口輸入simulink⑵點(diǎn)擊命令窗口工具條上的simulink圖標(biāo)SimulinkLibraryBrowser模塊庫窗口11/25/2022409.1.1Simulink的啟動(dòng)啟動(dòng)方法⑴在命令窗口輸入s模塊庫包含16個(gè)子模塊庫常用模塊不連續(xù)性模塊邏輯和位操作模塊常用模塊數(shù)學(xué)操作模型效驗(yàn)?zāi)K信號(hào)屬性模塊輸出模塊輸入源模塊離散系統(tǒng)模塊連續(xù)系統(tǒng)模塊模型效驗(yàn)?zāi)K信號(hào)通信模塊用戶自定義函數(shù)模塊接口和子系統(tǒng)模塊11/25/202241模塊庫包含16個(gè)子模塊庫常用模塊不連續(xù)性模塊邏輯和位操作模塊打開子模塊庫的方法⑴左擊某模塊庫Simulink瀏覽器右邊窗口顯示該子模塊庫包含的全部標(biāo)準(zhǔn)模塊。Continuous例如，左擊sink子模塊11/25/202242打開子模塊庫的方法⑴左擊某模塊庫Simulink瀏覽器右邊窗打開子模塊庫的方法⑵右擊simulink菜單項(xiàng)彈出菜單條：OpentheSimulinklibrary，點(diǎn)擊之，彈出如下窗口雙擊某子模塊，就顯示該子模塊庫包含的全部標(biāo)準(zhǔn)模塊。例如，雙擊sink子模塊11/25/202243打開子模塊庫的方法⑵右擊simulink菜單項(xiàng)彈出菜單條：O9.1.2打開空白模型窗口11/25/2022449.1.2打開空白模型窗口11/22/202279.1.3建立Simulink仿真模型打開相應(yīng)的模型庫模塊復(fù)制及刪除模塊的連接模塊的調(diào)整模塊參數(shù)的設(shè)置模塊文件的保存11/25/2022459.1.3建立Simulink仿真模型打開相應(yīng)的模型庫模塊9.1.4Simulink仿真模型的運(yùn)行直接在simulink模型窗口中進(jìn)行用MATLAB文件調(diào)用，在模型窗口中運(yùn)行用MATLAB文件調(diào)用，在指令窗口中運(yùn)行[t,x,y]=sim(‘model’,timespan,option,ut)11/25/2022469.1.4Simulink仿真模型的運(yùn)行直接在simuli9.1.5仿真結(jié)果的輸出和保存用Scope模塊用Out模塊用ToWorkspace模塊11/25/2022479.1.5仿真結(jié)果的輸出和保存用Scope模塊用Out模塊9.2模塊庫和系統(tǒng)仿真9.2.1Simulink模塊庫9.2.2Simulink環(huán)境下的仿真運(yùn)行11/25/2022489.2模塊庫和系統(tǒng)仿真9.2.1Simulink模塊庫9例9-1示波器應(yīng)用示例⑴仿真框圖：lt91tu.mdl11/25/202249例9-1示波器應(yīng)用示例⑴仿真框圖：lt91tu.mdl11例9-1示波器應(yīng)用示例（2）fzt913a.mdl11/25/202250例9-1示波器應(yīng)用示例（2）fzt913a.mdl11/29.3子系統(tǒng)創(chuàng)建與封裝9.3.1子系統(tǒng)的創(chuàng)建9.3.2子系統(tǒng)的封裝9.3.3條件子系統(tǒng)11/25/2022519.3子系統(tǒng)創(chuàng)建與封裝9.3.1子系統(tǒng)的創(chuàng)建9.3.29.4Simulink仿真舉例9.4.1曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真9.4.2懸吊式起重機(jī)動(dòng)力學(xué)仿真9.4.3閥控液壓缸的動(dòng)剛度分析11/25/2022529.4Simulink仿真舉例9.4.1曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)9.4.1曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真圖9—47是個(gè)只有一個(gè)自由度(DOF)的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，連桿的長度r2、r3已知，曲柄輸入角速度或角加速度已知。輸出分別為設(shè)每一連桿(包括固定桿件)均由一位移矢量表示，圖9—48給出了該機(jī)構(gòu)各個(gè)桿件的之間的矢量關(guān)系

設(shè)輸入為11/25/2022539.4.1曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真圖9—47是個(gè)只有一個(gè)自由1.曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程⑴曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的位移矢量方程

⑵矢量方程的分解——位置方程⑶曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程對(duì)位置方程求時(shí)間的導(dǎo)數(shù)，得運(yùn)動(dòng)學(xué)方程：寫成矩陣形式11/25/2022541.曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程⑴曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的位移矢量方程2.曲柄滑塊機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)的Simulink仿真⑴仿真的基本思路：已知輸入，由運(yùn)動(dòng)學(xué)方程求出，再通過積分可求出。

⑴編寫求解加速度的MATLAB函數(shù)compv（u）11/25/2022552.曲柄滑塊機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)的Simulink仿真⑴仿真的基本思路2.曲柄滑塊機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)的Simulink仿真⑵⑵建立Simulink模型MATLAB函數(shù)compv（u）嵌入Simulink模型中。11/25/2022562.曲柄滑塊機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)的Simulink仿真⑵⑵建立Simu2.曲柄滑塊機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)的Simulink仿真⑶⑶仿真結(jié)果輸入轉(zhuǎn)速為150rad/s。注意仿真時(shí)間應(yīng)調(diào)整為0.1s。速度曲線位移曲線11/25/2022572.曲柄滑塊機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)的Simulink仿真⑶⑶仿真結(jié)果輸3.通過運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真求解加速度⑴

⑴求解加速度的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程對(duì)位置方程求時(shí)間的二階導(dǎo)數(shù)，得：寫成矩陣形式仿真系統(tǒng)的輸入量：連桿2的角加速度系統(tǒng)輸出：和速度已知量：

位移11/25/2022583.通過運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真求解加速度⑴⑴求解加速度的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程對(duì)3.通過運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真求解加速度⑵⑵編寫求解加速度的MATLAB函數(shù)compa（u）11/25/2022593.通過運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真求解加速度⑵⑵編寫求解加速度的MATLAB3.通過運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真求解加速度⑶⑶建立Simulink仿真模型，嵌入MATLAB函數(shù)compa（u）注：先運(yùn)行仿真框圖后，再運(yùn)行fz941.m程序，得到下面的仿真結(jié)果。11/25/2022603.通過運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真求解加速度⑶⑶建立Simulink仿真模型3.通過運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真求解加速度⑷⑷編寫繪制連桿的轉(zhuǎn)角和滑塊位移曲線的程序11/25/2022613.通過運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真求解加速度⑷⑷編寫繪