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数值仿真

单向振动台仿真模型

发布时间:2016/1/23阅读次数:2657次

一、振动台的三维动画展示       

 1.1基于Soildworks的振动台几何模型建立

 Solidwork 属于 CAD/CAM 类软件,是一种三维机械设计软件,零件模型、装配体和工程图三种模型相互连接,对任何一种模型的修改,与其他两种模型产生相关变化。同时,它具有尺寸驱动功能,通过尺寸标注,可以精确描述、确定模型的尺寸和结构。在 Solidworks软件中,根据振动台台面、液压杆、液压缸、万向铰、基础连接等零件的实际形状和尺寸分别进行三维实体造型,形成零件的 SLDPRT 文件后合理设置连接副,设置初始模态,装配形成机构的 SLDASM 文件。

      


                                         图 1-1  振动台模型示意图


  1.2 Soildworks/Simmechanics转换模型

  SolidWorks/SimMechanics转换器可以将SolidWorks构建的三维机械装配图生成 MATLAB SimMechanics 机械动力学模型。转换器主要通过两个模型之间的共同性,通过合并和统一坐标系,实现两个模型的整体转换。SolidWorks 实体模型可以根据具体的尺寸分析出构件的质量、质心等主要的参数,而 SimMechanics 机械动力学模型则可以完成构件的驱动关系。在两个模型可以认为是类似于树形的拓扑结构,一个由节点连接,一个由关节连接,通过在转换器,实现在SoildworksSimmechanics之间的模块和坐标转换。模型的位置和姿势可以互换,完成统一,最后在SimMechanics 模型中合理设置台面刚体的三个平动、三个转动驱动信号,实现数字化振动台的可视化。


二、单个振动台的控制仿真模拟     

  2.1 GUI前处理界面

  通过MATLABGUISIMULINK数据之间的交互传递,基于MATLAB/GUI实现振动台前处理界面,并实现与后期振动台效果动画的衔接。

        

                                     图 1-2 GUI前处理界面


             


   2.2 软件的编译方法(待实现)    

   Matlab将GUI转化为exe文件,并且进行发。MATLAB Compiler RuntimeMCR)是MATLAB的编译环境,支持在没有MATLAB的电脑上运行。 GUI和Simulink混合编程,是可以编译成可执行exe文件的,使用Matlab自带的RTbuilder工具箱函数编译。先使用RTWsimulink编译成exe文件,然后与GUI一起编译


三、辅助完成单个振动台的仿真     

  3.1 PID控制参数调

  Simulink中,专门的PID Controller模块集成了PID系数调优程序,可以很方便的确定符合实际系统的参数,PID控制器的controller可以选择控制类型和时间域,通过设置模型的主要参数和输出值范围及参数的数据类型,选择节点分析的类型,即可在MAIN页点击Tune开始PID调优。


                                     图 1-3  PID controller 界面


 3.2单向振动台的仿真

 通过数学建模,建立单个作动器的模型,建立由台面控制信号-阀芯信号-作动器信号-转换为台面输出的单向振动台Simulink仿真模型。通过对系统传递函数的分析,存在响应慢,稳态误差较大,震荡大的特点,对台面信号-阀芯信号该环节进行PID处理,调节控制参数,完成初步建模分析。由于原模型中缺少对台面控制信号到阀芯信号的建模分析,可认为,此处的PID处理环节等效为台面控制信号转化为电信号的处理。