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对倒立摆系统数学建模PID闭环控制:[https://blog.csdn.net/qq_29860971/article/details/88585257] 在各种摩擦和空气阻力等一些次要的因素忽略不计的条件下,直线一级倒立摆系统可简化为如图: 1.SimMechanics机械建模介绍SimMechanics 工具提供了大量对应实际系统的元件,如:刚体、约束、铰链、坐标系统、作动器以及传感器等。使用这些模块可以非常方便的建立复杂的机械系统图示化模型,可以进行机械系统的单独分析或与任何利用 SimMechanics 设计的控制器及其它的动态系统相连进行综合仿真。SimMechanics 使用者可以很方便的修改系统中的物理参数,其中包括位移、角度、弹性系数、扭矩和机械元件运动参数等。在 SimMechanics 中可以用 Virtual Reality 工具箱或者是 MATLAB 图形工具生成系统运动的三维动画。这两种工具都可以用来显示机械系统的数值分析结果,但是 MATLAB 图形工具只能提供基本的动画显示,而 Virtual Reality工具箱则能实现更加高级、真实的动画。使用 SimMechanics 变步长积分法可以得到较高的计算精度。这种利用 SimMechanics 建立起的非线性模型更加贴近实际系统。在进行建模时根据所研究机构的结构组成,通过拖拉、连接、旋转SimMechanics各子模块组中的模块,就可以建立其机构模型。每个模块都可以单独设置其物理参数,在添加必要的驱动和检测模块后,就可以对机构进行运动分析与仿真。 下面开始建模,首先我们进入matlab里的Simulink界面。点击Library Browser按钮可以进入工具箱。**值得注意的是,老版本里可以直接找到Simulink工具箱,而在新版本里更名为Simscape中的Multibody。**具体每个模块功能我就不一一概述了,下面需要引用的我再介绍。 2.世界坐标 基于SimMechanics建模首先需要设立一个基准,相当于3D场景中的原点位置。由Solver Configuration + world frame(世界坐标)+ Mechanism 3.对小车和摆杆建模 整个倒立摆模型主要由两个主要构件组成,一个是小车构件,记为cart。我们可以看成是一个长方体,在工具箱中搜索Solid可以找到对应的模型。 4.对运动轴承建模 单级直线倒立摆的机构只需两个连接轴,即revolute joint(平面旋转轴)和prismatic joint(柱形滑块轴),我们都可以在Joints工具箱里找到,将其拖入窗口进行属性设置和连接。这里我设置小车部分的摩擦系数我们设为0.1N/m,并且重力加速度为9.8kg.m/s,属性设置窗口如下图。 5.坐标转换 之前我们在Solid中建立了小车和摆杆的连接点坐标F1,我们需要在地面-滑块-小车-旋转关节-摆杆之间的独立坐标系之间有一个转换关系将他们建立在一起。这里我们就用到了Rigid 总结 最后,我们将每个模块连接起来如下图。由于输出的信号都是位置信号,我们需要利用PS-Simulink PID闭环控制:[https://blog.csdn.net/qq_29860971/article/details/88585257] |
2023-10-27
2022-08-15
2022-08-17
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2022-08-13
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