Simulink是MATLAB提供的用于对动态系统进行建模、仿真和分析的工具包。Simulink提供了大量的模块,方便用户快速地建立动态系统模型,只需要操作鼠标,就能够建立非常复杂的仿真模型,对模型的连接数量和规模没有限制。Simulink具有较高的交互性,允许随意修改模块参数,并且可以直接无缝地使用MATLAB的所有分析工具。Simulink提供了专门用于显示输出信号的模块,可以在仿真过程中随时观察仿真结果。同时,通过Simulink的存储模块,仿真数据可以方便地以各种形式保存到工作区间或文件中,以供用户在仿真结束之后对数据进行分析和处理。另外,Simulink把具有特定功能的代码组成模块的方式,并且这些模块可以组织成具有等级结构的子系统,因此具有内在的模块化设计要求。基于以上优点,Simulink作为一种通用的仿真建模工具,广泛应用于通信仿真、数字信号处理、神经网络、机械控制和虚拟现实等领域。
3.2 数学模型的建立原文请+QQ324,9114优.文^论,文'网
图3-1为无级变速器矢量分析图,它由曲柄摇杆机构ABCD和双摇杆机构DCEF组成。该优杆机构的各杆都可用位移矢量来表示,大写表示矢量,小写表示杆的长度。首先建立机构的位置方程,规定各构件的转角 , , , , 均以X轴为起始线,沿逆时针方向为正向。曲柄AB长 、连杆BC长 、摇杆 CD长 、连杆CE长 、摆杆EF长 ,机架AO、OF均为定长。当调速点D在以O为圆心OD为半径的圆上移动时,D点坐标和调速角度 是不断变化的,一旦调速点固定于某一点D'(即 为一定值)时,AD,DF的长度也就为固定值了。
图3.1 脉动式无级变速器矢量分析图
对该机构进行运动学分析时,先设调速角度 为0°,此时对该优杆机构建立闭环矢量方程如下:(3.1) (3.2)
其中, 、 为辅助矢量。
将式(3.1)分别在 X、Y 方向投影得:(3.3)(3.4)
将式(3.2)分别在分别X、Y方向投影得: (3.5) (3.6)
将式(3.3)、(3.4)、(3.5)、(3.6)分别对时间求一次、二次导数,可得该优杆机构的一阶、二阶运动微分方程,整理成矩阵形式,就可得出各构件的角速度矩阵方程(3.7)和角加速度矩阵方程(3.8)。式(3.8)就是机构的运动学数学模型。 (3.7) (3.8)
式中, 、 、 、 、 ——曲柄AB、连杆BC、摇杆CD、连杆CE、摇杆EF角速度; 、 、 、 、 ——曲柄AB、连杆BC、摇杆CD、连杆CE、摇杆EF角加速度。
3.3 运动仿真毕业论文
http://www.youerw.com/根据前面求出的机构运动学数学模型,可以利用MATLAB仿真工具得到曲柄在旋转一周时间域内该优杆机构在各瞬时位置时的各个运动参数(角位移θ、角速度ω、角加速度α),由此得到机构的运动规律。
3.3.1 计算初始值
MATLAB主要利用加速度关系的运动学方程进行积分求解速度、位移。前面已经得到该优杆机构的加速度关系的运动学方程(3.8),它就是MATLAB仿真的积分方程。[12]
给定 和所有连杆的长度,则 、 、 、 可以完全由(3.3)、(3.4)、(3.5)、(3.6)式求出,但是这组方程是关于 、 、 、 的非线性超越方程。可以采用牛顿-辛普森算法(迭代方法)求解非线性方程,它从某一给定的初始向量开始不断的给予增量直到所得结果“足够接近”精确解。其求解位置的流程框图如图3.2所示。原文请+QQ32491'14优.文^论,文'网
图3.2 流程图
其中: 、 、 、 代表问题的解;θ平均值为接近解的名义解; 、 、 、 为修正因子。运用泰勒级数,经推导可将修正因子写成如下矩阵方程形式: (3.9)
由式(3.3)~(3.6),可得: (3.10) (3.12) (3.13)
将牛顿-辛普森算法编写成Matlab的M函数(见附录),经过反复求解得到各杆件的
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