ADAMS2005R2与MATLAB7.0联合仿真

1、ADAMS 2005R2 与 MATLAB7.0 联合仿真ADAMS/Controls （控制模块）可以将 ADAMS 的机械系统模型与控制系统 应用软件（如：MATLAB、EASY5 或者 MATRIX ）连接起来，实现在控制系统 软件环境下进行交互式仿真，还可以在 ADAMS/View 中观察结果。一般来说， 控制系统最好用数学上的控制系统框图来表示，而基于几何外形的机械运动系统 则用动画和曲线进行描述。在仿真计算过程中，ADAMS 采取两种工作方式：其一，机械系统采用 ADAMS解算器，控制系统采用控制软件解算器，二者之间通过状态方程进行联 系；其二，利用控制软件书写描述控制系统的控制框

2、图，然后将该控制框图提交给 ADAMS，应用 ADAMS 解算器进行包括控制系统在内的复杂机械系统虚拟样 机的同步仿真计算。、ADAMS/Controls 的设计流程ADAMS/Controls 控制系统设计主要有以下四个步骤，如图1-1 所示第一步：第二步：第三步：第四步：建立机械确定 ADAMS 的1建立控制仿真模型系统模型输入和输出变量系统模块O图 1-1 ADAMS/Co ntrols 的设计流程第一步：建立机械系统模型机械系统模型可以在 ADAMS/Controls 下直接建立，也可以建立已经建好的 外部模型。第二步：确定 ADAMS 的输入输出变量通过确定ADAMS的输入和输出变量

3、可以在ADAMS和控制软件之间形成 一个闭合回路，如图 1-2 所示。图 1-2 ADAMS 的输入和输出变量第三步：建立控制系统模型使用控制软件 MATLAB、EASY5 或者 MATRIX 建立控制系统模型，并将其 与ADAMS 机械系统模型连接起来。第四步：仿真模型可以使用交互式或者批处理方式仿真机械系统和控制系统连接在一起的模 型。二、ADAMS/Controls 的应用实例：ADAMS 帮助文件Getting Started UsingADAMS/Controls（即李军等人写的ADAMS 实例教程）中的天线模型（antenna.cmd。1、导入用于控制仿真软件（CSS MATLA

4、的模型文件。1）建立 ADAM 与 MATLAB合仿真共用的工作路径文件夹（ADAMS Files），从C:MSC.SoftwareMSC.ADAMS2005r2co ntrolsexamplesa ntenna导入天线模型 antenna.cmcj 建立天线仿真模型 main_olt。2） 加载 ADAMS/C on trols 模块。从 “ Tools-Plugin Man age” 菜单，在 PluginManager 窗口中 Load 一栏勾选 ADAMS/Controls。3） 熟悉天线模型。确定模型的输入输出变量（控制antenna 运动的力，扭矩； 方位角和高度位置测量）。4）试

5、验仿真。模型工作正常才可以添加控制系统。5）失效驱动。将驱动“ azimuth_motion_csd ”失效。2、创建 ADAMS/Corntrols Pla nt 的输入输出变量(in puts and outputs )ADAMS/C on trols 与控制仿真软件的相互通信是通过状态变量来实现的，因此，必须将模型的输入输出变量定义与状态变量相关的设置。（事实上，本例中输入输出变量已经定义。）选择 Build-System Elements-State Variable-New, 建立如图 2-2 所 示的输入状态变量 control_torque 。同理分别建立如图 2-3 和图 2-

6、4 所示的输 出状态变量rotor_velocity禾口elevation_position。图 2-2 输入状态变量 control_torque对话框图 2-3 输出状态变量 rotor_velocity 对话框修改力矩 azimuth_actuator 的值，打开修改对话框之后，将 Function 栏 改为VARVAL(.main_olt.control_torque)，女口 2-5 所示。图 2-5 修改力矩 azimuth_actuator 对话框建立好输入输出状态变量之后，在 ADAMS/C on trols 菜单栏，选择Controls-Plant Export，系统弹出一对话

7、框。根据如图 2-6 的对话框输入相关信息，在 File Prefix一栏输入 an t_test ;在 In put Sig nal(s)和 OutputSignal(s)处分别通过右键点击来添加状态输入输出变量，而Output Signal(s)的状态输出变量次序不可调换， MSC.ADAMS Host Name 栏系统会自动设定为主机名。ADAMS/Corntrols 将输入输出信息储存在“ ant_test.m ”文件中，并产生尖Eodify St ate VariableX命令文件“ ant_test.cmd ”和数据文件“ ant_test.adm ”，这些文件将在仿真过 程中使用

8、。ADAMS/Controk Plant ExportImgrt Settings Fsm Existing Controls Plant1Inut Signal(s)FromPnpuiOmpui Sijnai(s) From Pojtpucontcrquex ot olocityTarget Seft wareMAT LAE二JAnalyeie TypsADAMi/Solsr ChoiceU?er Defined LibraryNaineMSC.ADAMS Host Name冷尸0 RTF?AN C C十牛雨Dynamic States OutputOK | Apply | Cancel图

9、2-6 ADAMS/Corntrols Plant Export对话框3、在 MATLAB建立控制系统模型并调整仿真参数。启动 MATLAB 将其工作目录设为 ADAM 工作目录(ADAMS Files)，将C:MSC.SoftwareMSC.ADAMS2005r2controlswin32 下的 plant.lib文件和C:MSC.SoftwareMSC.ADAMS2005r2win32 下的 adams_plant.dll 文件都复制 到当前工作目录文件夹(ADAMS Files)下。事实上，在此例子中这两个文件可 以不要，但对于有些系统模型可能用到，而且还会用到以下三个文件(adams_

10、server.py、decode.m、DFORMD.DLL。在 CommanWindow 输入 ant_test，读入输入输出变量(inputs and outputs) 信息，这些信息在 CommanWindow 显示，如下面所示。在 CommanWindow 输入 who,显示文件 ant_test.m 中包含的变量列表。% INFO : ADAMS pla nt actuators names :1 con trol_torque% INFO : ADAMS pla nt sen sors names :1 rotor_velocity2 azimuth_positi on在 Comma

11、nWindoW 俞入 adams_sys,显示 ADAM 控制模板（图 2-7），选择“File-New ”菜单， 创建新控制模块窗口， 将 ADAM 控制模板中的子模块 adams_sub 拉进新控制模块窗口，在 Comma nd Win do 输入 simuli nk，打开 Simuli nk LibraryBrowser,在新控制模块窗口继续添加其他子模块，直到完成控制系统模型的建立。双击子模块 adams_sub 弹出 adams_sub 子模块（图 2-8）。（直接从 C:MSC.SoftwareMSC.ADAMS2005r2controlsexamplesantenna复制 ant

12、enna.mdl 文件到工作目录文件夹下（ADAMS Files）来调整仿真参数）。图 2-7 ADAMS 控制模块双击 adams_sub 子模块中的“ MSC.Software”模块， 系统弹出设置控制参数 的对话窗口。在 Output Files Prefix一栏输入mytest。在 In terprocessOptio n 栏选 PIPE（ DDE。在 An imation mode 一栏选 in teractive。注意：在图 2-8 中，对应不同模型，主要修改输入输出变量名和变量个数即 可，注意同时要将 Mux 和 Demux 的 Number of In puts 和 Numbe

13、r of In puts 进行 修改，将数目改为与自己的输入输出变量对应的个数，同时将输入输出变量改为自己命名的变量名。最后建成的 my_antenna 控制模块框架图如 2-9 所示图 2-8adams_sub 子模块图 2-9 my_antenna 控制模块框架4、在仿真控制软件 MATLAB运行仿真。在“ Simulatio n-Co nfiguratio n Parameters” 菜单下，设置以下参数：Start Time 为 0.0，End Time 为 0.25，在 Type 一栏选 variable step 和 ode15s。 选择“ Simulation-Start”开始仿真。5、查看仿真结果在 MATLA 下查看结果，在 Comma nd Win do 输入：plot(ADAMS_tout,ADAMS_uout) xlabel(time in sec on ds) ylabel(C on trol Torque Input,N-mm) title(ADAMS/Co ntrols Torque In put from MATLAB to ADAMS) 得到MATLA 向 ADAM 输出的控制力矩曲线 (图 2-9 )。x價ADAMS/Controls Torque Input from MA