主要内容

质量-弹簧-阻尼系统初始化变量

这个例子展示了如何使用块变量初始化,以及它如何影响一个简单机械系统的模拟结果。

该模型是一个经典的无强迫质量-弹簧-阻尼系统,弹簧的初始变形引起质量的振荡。

创建和设置模型

  1. 创建一个简单的质量-弹簧-阻尼系统。使用质量平移春天平移阻尼器机械翻译参考理想的平移运动传感器PS-Simulink转换器解算器配置,范围块,并按下图所示连接它们。

  2. 平移阻尼器方块对话框,设置阻尼系数参数10N / (m / s).对所有其他块使用默认参数值。

  3. 准备仿真模型。在模型窗口中,打开建模按TAB键并单击模型设置.打开“配置参数”对话框,显示解算器窗格。集解算器ode23t (mod.stiff /梯形)而且最大步长0.2.同时调整仿真时间在0到2秒之间,通过设置停止时间2.0

  4. 指定弹簧的初始变形。双击平移春天块。在块对话框中,展开最初的目标控件旁边的复选框变形变量。保持其优先级作为.改变价值0.1,使单位不变为

  5. 调整传感器的初始位置,以补偿弹簧变形。双击理想的平移运动传感器块并设置其初始位置参数值。0.1也这样,当你模拟模型时,质量振荡以0为中心。

  6. 模拟模型。

  7. 打开变量查看器。在模型窗口中,对调试选项卡上,单击Simscape>变量查看器

    平移弹簧变量x,在最下面一行,具有高优先级,目标值为0.1 m。这是变形您刚刚在块对话框中设置的变量。它的实际开始值与它的目标值匹配,因此它的状态列显示绿色圆圈。

    这个模型中的另外两个高优先级变量是位置,x理想的平移运动传感器物体和速度,v质量块。在组件文件中,这两个变量都被设置为高优先级,因为高优先级对于块的正确操作是必需的。对于这两个变量,实际的起始值也与目标值匹配状态列还显示一个绿色圆圈。

    模型中的其他变量没有指定初始化优先级,因此它们的状态列还显示绿色圆圈。Variable Viewer窗口底部的整体状态也显示一个绿色的圆圈,表示所有的目标都得到了满足。

更改初始化目标

现在可以看到指定不同的变量目标如何影响系统初始化和模拟结果。

  1. 改变物体的初速度。双击质量块,展开最初的目标项旁边的复选框速度变量,保持它的优先级作为,并输入初始值10,保持单位为米/秒

    当您更改变量优先级和目标或调整块参数时,变量查看器中的结果不会自动更新。相反,更新按钮显示一个警告符号(黄色圆圈中的感叹号),查看器窗口底部的时间戳表明查看器中的数据不反映最新的模型更改。

  2. 通过单击刷新变量查看器更新

    你可以看到,解算器已经找到了一个不同的初始解,它满足你的可变目标的弹簧变形和质量速度。的状态列显示绿色的圆圈,变量查看器窗口底部的整体状态也显示一个绿色的圆圈,表示所有的目标都得到满足。

  3. 注意,当您刷新变量查看器时,作用域变为空白。这是因为求解器运行模拟0秒来找到初始解并在变量查看器中显示它。

    重新运行模拟并检查“速度”和“位置”范围窗口,以查看质量速度的新初始值对模拟结果的影响。

处理过度规格

当您指定额外的变量目标时,有时可能会过度指定约束。

  1. 双击平移阻尼器块,展开最初的目标项旁边的复选框变量,改变它的优先级,并输入值200.保留单位N

  2. 刷新变量查看器。

    变量查看器窗口底部的整体状态现在显示一个红色方块,表示求解器无法满足所有高优先级变量目标。有红色的方块在状态列中的两个目标未满足的高优先级变量。

    注意,求解器已经能够找到模型初始化的解决方案。如果您重新运行模拟,它将正常运行,并且可以看到新的模拟结果。

    然而,变量查看器显示模型初始化解决方案不能满足块变量的目标值。这是因为在质量-弹簧-阻尼系统的所有三个元素上设置高优先级约束会导致冲突。您可以通过放松一些冲突变量目标的优先级来解决过度规范的问题。

  3. 双击平移阻尼器的优先级变量来

  4. 刷新变量查看器。

    Variable Viewer窗口底部的整体状态现在显示一个黄色三角形,并表示所有高优先级目标都得到满足,但一些低优先级目标没有得到满足。的状态列中现在有一个黄色三角形平移阻尼器低优先级力变量f

    从本质上说,在这种情况下找到的解决方案与之前的解决方案相同为质量速度指定高优先级目标,仿真结果相同。

  5. 另一种处理超规范的方法是保持阻尼力的高优先级,放松质量初速度的优先级。双击平移阻尼器的优先级变量返回到.然后双击质量的优先级速度变量来

  6. 刷新变量查看器。

    同样,Variable Viewer状态表示所有高优先级目标都得到了满足,而一些低优先级目标没有得到满足。然而,由于您更改了变量优先级,求解器现在试图满足阻尼器上的初始力,而不是质量速度,在这种情况下,解是不同的,模拟结果也是如此。

相关的话题

Baidu
map