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玩转Matlab-Simscape（初级）- 02 - 对单摆模型进行仿真
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目录
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- [玩转Matlab-Simscape（初级）- 02 - 对单摆模型进行仿真](#玩转Matlab-Simscape（初级）- 02 - 对单摆模型进行仿真)
- 前言
- 一、一级简单倒立摆
- 二、建模过程
- [三、 从SW中导入3D模型到Simscape Multibody](#三、 从SW中导入3D模型到Simscape Multibody)
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- [3.1 在SW中建立3D装配模型](#3.1 在SW中建立3D装配模型)
- [3.2 将上述3D模型通过Simscape Multibody Link插件导出](#3.2 将上述3D模型通过Simscape Multibody Link插件导出)
- [3.3 从Matlab中导入3D模型](#3.3 从Matlab中导入3D模型)
- [3.4 对模型进行预处理](#3.4 对模型进行预处理)
- [3.5 运行仿真](#3.5 运行仿真)
- 总结
前言
在产品开发中，多体动力学控制仿真是一种常见方法，本文从初学者的角度一点点解开应用Maltab simscape对多体进行仿真的面纱。写这篇博文是为后续做旋翼无人机的多体系统仿真打基础。
本文用两种方法对一个简单的倒立摆进行建模仿真。目的是对比和掌握通过SW软件建立复杂模型，并将其导入simscape中进行控制系统仿真分析的方法。
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一、一级简单倒立摆
一级倒立摆（钟摆）是最简单的机械系统。由两部分构成：摆杆和固定座，二者通过一个铰链关节联结。结构如下图所示。
二、建模过程
2.1 建模
- 在Matlab命令窗口中，输入 smnew，打开Simscape Multibody 模型模板；
- 删除"Rigid Transform "、"Simulink-PS Converter "、"PS-Simulink Converter "、"Scope"这些本例中不用的模块；
- 将文中玩转Matlab-Simscape（初级）- 01 - 从一个简单模型开始学习之旅自定义的连杆模型添加到该例中；
- 添加一个铰链关节模块；
在Simulink Library中 Simscape→Multibody→Joints→Revolute Joint可以找到该铰链关节模块。
【关于"Revolute Joint "模块：表示作用于两个框架之间的回转关节。该关节具有一个旋转自由度，由一个回转原语表示。该关节限制了两个框架原点重合，并且基础框架和跟随框架的z轴也必须重合，同时允许跟随框架的x轴和y轴围绕z轴旋转。在"属性"下的可展开节点中，指定关节原语的状态、驱动方式、感知能力及内部机械特性。应用这些设置后，块将显示相应的物理信号端口。端口B和F分别为表示基础框架和跟随框架的框架端口。关节的方向由跟随框架相对于基础框架的相对运动来定义。】
双击"Brick Solid"模块，定义如下参数。
- 将各模块联结，如下图所示。
2.2指定重力
为了能让杆在重力作用下运动，设置重力加速度矢量沿Y轴向下，双击"Mechanism Configuration "模块进行配置如下。
2.3 设置摆的起始位置
双击"Revolute Joint"模块，设置摆杆的初始角度位置（这里设置为0度）
2.4 求解器配置
在MODELING 选项卡中点击Model Settings 进行求解器参数设置：求解器选择ode15s，最大步长设置为0.01。
2.5运行模型
一级简单摆模型
2.6保存模型
将模型保存，后续继续使用。
三、 从SW中导入3D模型到Simscape Multibody
3.1 在SW中建立3D装配模型
在SW中创建一个由连杆和基座构成的简单摆3D模型，如下图所示。
3.2 将上述3D模型通过Simscape Multibody Link插件导出
将装配体模型导出，并自定义命名为"Mylink_SW.xml "
3.3 从Matlab中导入3D模型
在Matlab命令窗中输入smimport（'Mylink_SW.xml'），打开模型如图所示。
smimport('Mylink_SW.xml')
3.4 对模型进行预处理
更新模型，如图所示，发现摆杆与座的初始角度跟第一种方法不一致，这里需要做些调整才可以。此外，一般还需要调整模型的坐标系，重力场才能进行仿真。由于这个模型比较简单，所以仅调整铰链关节的初始角度就可以。
3.5 运行仿真
仿真结果如图所示。
一级简单摆模型-SW
总结
以上就是今天分享的关于Matlab simscape 的基础内容，简单分享了在Simscape中搭建一级简单摆模型，同时用另一种方法从SW创建3D模型，并将其调入Matlab供分析用。重点掌握第二种方法，为将来深入学习和研究复杂装配体的建模和控制仿真打下基础。欢迎各位小伙伴关注、赞赞、留言和收藏。