机器人技术之Simulink仿真基础
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實(shí)驗(yàn)一Simulink仿真基礎(chǔ)
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目錄
實(shí)驗(yàn)一Simulink仿真基礎(chǔ)
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一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>
二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
2.1MATLAB中常用的繪圖函數(shù)
2.2Simulink仿真基礎(chǔ)
三、練習(xí)
一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/h2>
二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
2.1MATLAB中常用的繪圖函數(shù)
2.1.1二維圖形繪制
l、plot(x,y)是繪制一維曲線的基本函數(shù)，但在使用此函數(shù)之前，需先定義曲線上每一點(diǎn)的座標(biāo)。例1用MATLAB畫(huà)出y=sin(x)的圖形。
x=linspace(0,2*pi,100);? %100個(gè)點(diǎn)的x座標(biāo)
y=sin(x);???????????????????????? %對(duì)應(yīng)的y座標(biāo)
plot(x,y);
執(zhí)行后得到的曲線，如圖1-1所示
圖1-1 y=sinx的圖形?
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若要畫(huà)出多條曲線，只需將座標(biāo)對(duì)依次放入plot函數(shù)即可。
plot(x,sin(x),x,cos(x));
若要改變顏色，在座標(biāo)對(duì)后面加上相關(guān)字串即可。
plot(x,sin(x),'c',x,cos(x),'g');
若要同時(shí)改變顏色及圖線型態(tài)，也是在座標(biāo)后面加上相關(guān)字串即可。
plot(x,sin(x),'co',x,cos(x),'g*');
對(duì)圖形加上各種注解與處理：
xlabelflnputValue');%x軸注解;
ylabel('FunctionValue');%y軸注解；
title('TwoTrigonometricFunctions');%圖形標(biāo)題；
legend('y=sin(x)','y=cos(x)');%圖形注解;
gridon;%顯示格線；
subplot來(lái)同時(shí)畫(huà)出數(shù)個(gè)小圖形放同一個(gè)視窗之中
例2用MATLAB繪制y=sinx,y=cosx,y=sinhx,y=coshx的圖形，并放在同一個(gè)窗口中。?x=linspace(0,2*pi,100);
?subplot(2,2,1),plot(x,sin(x))
?subplot(2,2,2),plot(x,cos(x))
?subplot(2,2,3),plot(x,sinh(x))
>>subplot(2,2,4),plot(x,cosh(x))執(zhí)行后得到的曲線，如圖1-2所示。
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圖1-2同一窗口顯示多個(gè)圖形?
2.1.2三維圖形繪制
plot3(x,y,z)函數(shù)可繪制三維圖形，與plot(x,y)用法類似。
例如，輸入
?t=linspace(0,20*pi,500);
?plot3(sin(t),cos(t),t)
執(zhí)行后可得到簡(jiǎn)單的三維曲線，如圖1-3所示。
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圖1-3三維圖形繪制?
又如對(duì)于多峰函數(shù)，可在三維空間中畫(huà)出三維曲線，程序?yàn)閇x,y]=meshgrid(-3:0.1:3);%產(chǎn)生x,y的數(shù)據(jù)矩陣
?z=peaks(x,y);
?figure(l)?plot3(x,y,z)
則執(zhí)行后得到的三維曲線如圖1-4所示。
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圖1-4 多峰函數(shù)繪制mesh和surf是三度空間立體繪圖的基本命令，mesh可畫(huà)出立體網(wǎng)狀圖，surf則可畫(huà)出立體曲面圖，兩者產(chǎn)生的圖形都會(huì)依高度而有不同顏色。
畫(huà)岀由函數(shù)
形成的立體網(wǎng)狀圖。
>>x=linspace(-2,2,25);%在x軸上取25點(diǎn)
>>y=linspace(-2,2,25);%在y軸上取25點(diǎn)
[xx,yy]=meshgrid(x,y)；%產(chǎn)生xx和yy的矩陣
zz=xx.*exp(-xx.A2-yy.A2);%計(jì)算函數(shù)值
mesh(xx,yy,zz);%畫(huà)出立體網(wǎng)狀圖???
圖1-5三度空間立體繪圖
surf和mesh有相同的用法，surf(xx,yy,zz)可畫(huà)出立體曲面圖。
2.2Simulink仿真基礎(chǔ)
2.2.1熟悉Simulink仿真環(huán)境
Simulink是完成MATLAB機(jī)器人仿真一個(gè)關(guān)鍵擴(kuò)展產(chǎn)品。其仿真環(huán)境包括Simulink模塊庫(kù)和
Simulink仿真平臺(tái)。
在MATLAB命令窗口輸入Simulink,按回車鍵，啟動(dòng)Simulink模塊庫(kù)瀏覽器，如圖1-6所示。
圖1-6Simulink模塊庫(kù)?
單擊Simulink模塊庫(kù)瀏覽器窗口工具欄的NewModel按鈕冬，進(jìn)入Simulink仿真平臺(tái)界面,如圖1-7所示。仿真平臺(tái)標(biāo)題欄上的untitled表示一個(gè)尚未命名的新模型文件。
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圖1-7 Simulink仿真平臺(tái)界面?
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添加和刪除模塊
用鼠標(biāo)之間拖動(dòng)圖1-6中所需模塊到圖1-7中即可添加模塊，如需刪除某個(gè)模塊，就直接選中后按delete鍵即可刪除。
模塊移動(dòng)
拖動(dòng)鼠標(biāo)即可實(shí)現(xiàn)移動(dòng)模塊，若要同時(shí)移動(dòng)多個(gè)模塊則要利用框選或按住shift鍵多選。
模塊旋轉(zhuǎn)
右鍵點(diǎn)擊模塊，選擇Rotate&flip,下一級(jí)菜單中會(huì)有Clockwise、CounterClockwise、FlipBlock,FlipBlockName四個(gè)選項(xiàng)。
參數(shù)設(shè)置
雙擊需要修改參數(shù)的模塊，就會(huì)彈出參數(shù)調(diào)節(jié)對(duì)話框，來(lái)修改參數(shù)。
模塊連線
選中模塊1后按住Ctrl鍵，然后點(diǎn)擊模塊2即可自動(dòng)連接兩個(gè)模塊。
引出支線
當(dāng)需要在模塊1和模塊2間的連線中引岀一條支線到模塊3時(shí)，可以按住鼠標(biāo)右鍵從模塊1和2間的某個(gè)位置拖拽出一條線到模塊3。
給圖1-8所示的RLC電路系統(tǒng)建立模型。
圖1-8 RLC電路?
在這個(gè)系統(tǒng)中，有用的數(shù)據(jù)除了電阻值R、電感值L和電容值C,還有就是輸入電壓久和輸出電壓兀這兩個(gè)變量。
該系統(tǒng)模型為(1-1)
用Simulink建立仿真模型，對(duì)公式(1.1)整理得到：(1-2)
然后啟動(dòng)MATLAB,新建Simulink模型文件，建立圖1-9所示的仿真模型。
圖1-9仿真模型?
上述模型建立之后，雙擊Constant模塊和兩個(gè)Gain模塊，打開(kāi)參數(shù)調(diào)節(jié)對(duì)話框，對(duì)公式(區(qū))
中的參數(shù)賦值如下：Ur=1,1/LC=1,RC=1,得到圖1-10所示仿真模型圖形。
圖1-10仿真模型曲線?
三、練習(xí)
3.1熟悉MATLAB的各種圖形繪制命令，除了實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)提供的命令外，再找3種涉及機(jī)電系統(tǒng)仿真、控制理論的繪圖命令。
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仿真1—質(zhì)量彈簧阻尼系統(tǒng)
質(zhì)量彈簧阻尼系統(tǒng)如圖所示，彈簧彈力與質(zhì)量塊位移x成正比，粘性阻力與質(zhì)量塊速度成正比，彈簧彈力與粘性阻力均與彈簧運(yùn)動(dòng)方向相反，x=0是質(zhì)量塊初始位置，此時(shí)癱瘓彈力為0，質(zhì)量塊靜止。
其受力分析如圖所示
其控制方程式為
設(shè)質(zhì)量塊質(zhì)量為1kg，彈簧彈性系數(shù)為1N/s，阻尼系數(shù)b=0.2Ns/m，拉力F=1N，則系統(tǒng)傳遞函數(shù)為
3.2對(duì)公式(1-2)中參數(shù)，取S=5,1/LC=10,RC=10,重新賦值，進(jìn)行Simulink仿真。
3.3對(duì)自己感興趣的控制系統(tǒng)，進(jìn)行Simulink仿真
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的机器人技术之Simulink仿真基础的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。
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