Методические указания к выполнению лабораторных работ (959223), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Рис. 1.15

В этом окне на закладке Параметры необходимо выбрать метод синтеза уравнений (рекомендуется выбрать прямой метод) и язык выходных файлов (необходимо выбрать тот язык, компилятор которого установлен на вашем ПК). Далее следует установить флажок Компилировать уравнения и нажать кнопку Синтезировать, а затем – кнопку Выйти.

Замечание

При установке флажка Перейти к модулю моделирования после успешного синтеза и компиляции осуществляется автоматический переход в программу моделирования UM Simulation.

При успешном выполнении синтеза и компиляции уравнений движения пользователю будет выдано сообщение: «Компиляция успешно завершена. Задача готова для моделирования ». Далее следует перейти к моделированию движения. Для этого нужно выбрать пункт меню Объект/Моделирование. После этого загрузится программа моделирования UM Simulation.

1. Программа моделирования движения UM Simulation

Программный пакет UM Simulation предназначен для моделирования движения построенной системы и анализа ее динамики. При переходе к модулю UM Simulation исследуемая модель должна автоматически открыться в анимационном окне. Если этого не произошло, необходимо выбрать пункт меню Инструменты/Анимационное окно. После этого появится новое анимационное окно с изображением загруженной модели. Можно осуществлять поворот полученного изображения с помощью кнопки , перемещать его кнопкой . Приближение/удаление объекта выполняется кнопкой . На рис. 1.16 представлен внешний вид анимационного окна.

Рис. 1.16. Анимационное окно

1. Переход в режим моделирования

Для осуществления этого перехода нужно выбрать пункт меню Анализ/Моделирование. После этого появится окно инспектора моделирования объекта, рис. 1.17.

Рис. 1.17. Окно инспектора моделирования

1. Задание начальных условий

Для задания начальных условий движения системы необходимо перейти на закладку Начальные условия Инспектора моделирования объекта. Появится список всех координат системы. В полях Координата и Скорость нужно указать значения начальных условий и нажать клавишу Enter, рис. 1.18.

Рис. 1.18. Задание начальных условий

1. Моделирование движения

Для задания параметров моделирования необходимо перейти на закладку Интегратор Инспектора моделирования объекта (см. рис. 1.17). Здесь необходимо задать:

1. Численный метод

2. Тип решения

3. Время моделирования

При выборе в качестве численного метода Метод Парка рекомендуется устанавливать флажок Расчет матриц Якоби.

Затем следует нажать кнопку Интегрирование, после чего начнется процесс моделирования. После его окончания появится окно Инспектора режима паузы процесса моделирования. В нем можно увеличить время моделирования и изменить параметры численного метода. Для выхода из режима моделирования необходимо нажать кнопку Прервать, и в появившемся окне Инспектора моделирования объекта нажать кнопку Выйти.

1. Построение графиков

В процессе моделирования можно строить графики различных величин. Для этого следует:

1. Создать новое графическое окно, выбрав пункт меню Инструменты/Графическое окно

2. Открыть окно Мастера переменных, выбрав пункт меню Инструменты/Мастер переменных

Мастер переменных – специальный инструмент для создания переменных, которые затем можно построить в графическом окне и отображать в анимационном окне (если это вектор).

1. Перейти на одну из закладок мастера, например Линейные перемещения

2. Выбрать необходимую Компоненту

3. Переместить описанную переменную в контейнер, нажав кнопку

4. Выделить эту переменную и мышкой перетащить ее в графическое окно

5. Перейти к Инспектору моделирования и нажать кнопку Интегрирование

Рис. 1.19. Мастер переменных

Рис. 1.20. Графическое окно

1. Построение векторов и траекторий

В процессе моделирования можно строить векторы различных величин и траектории движения в анимационном окне. Для этого необходимо:

1. Создать в Мастере переменных переменную этого вектора

2. Перетащить мышкой созданную переменную в анимационное окно

3. Запустить процесс интегрирования

Рис. 1.21. Визуализация вектора в анимационном окне

1. Разработка пульта управления

ПК УМ позволяет создавать пульт управления (ПУ), с помощью которого можно изменять отдельные параметры модели в процессе моделирования. Также с помощью ПУ можно задавать управляющие воздействия для модели.

Для создания ПУ необходимо в программном пакете UM Simulation выбрать пункт меню Инструменты/Редактор пульта управления. При этом на экране отобразится окно, показанное на рис. 1.22

Рис. 1.22. Окно редактора ПУ

Далее необходимо перетащить из верхней панели окна в рабочее поле необходимые элементы управления (например, кнопка или слайдер). Выбрав мышкой требуемый элемент, можно установить его свойства с помощью инспектора «Свойства элемента », расположенного в окне редактора ПУ справа. Обязательным является назначение управляющему элементу идентификатора того параметра, которым предполагается с помощью данного элемента управлять. Это также выполняется в поле «Свойства элемента ». После создания ПУ необходимо его сохранить с помощью соответствующей кнопки, расположенной на верхней панели редактора ПУ. Чтобы открыть разработанный ПУ, необходимо выбрать пункт меню Инструменты/Открыть пульт управления, а затем выбрать имя файла пульта. При этом откроется окно ПУ (рис. 1.23).

Рис. 1.23. Окно пульта управления

1. Интерфейс с Matlab/Simulink

ПК УМ позволяет интегрировать созданные в среде Matlab/Simulink модели в динамические модели, разработанные в «Универсальном механизме». Совместное использование двух выше перечисленных программных пакетов позволяет подключить к динамической модели привод или даже систему управления. Это позволяет создавать более точные модели объектов, учитывающие динамику приводов.

Механическая часть модели – это обычная модель, созданная в ПК УМ. Модель системы управления создается в среде Matlab/Simulink, а затем импортируется в ПК УМ и связывается с моделью механической части, что в итоге позволяет проанализировать динамику управляемого движения.

1. Совместимость

Установленная версия ПК УМ поддерживает интерфейс с Matlab 6.X и с Matlab 7.X (релизы R12, R13 и R14). Удобнее использовать версию 6.5. Для компиляции моделей Matlab/Simulink необходимо наличие компилятора Microsoft Visual C/C++ version 6.0. Для успешного импортирования в УМ модели, описанные в Matlab/Simulink, должны содержать только непрерывные элементы. Использование дискретных элементов недопустимо.

1. Особенности создания модели в среде Matlab/Simulink

Для того, чтобы подключить модель системы управления, необходимо построить эту модель таким образом, чтобы она содержала хотя бы один вход и хотя бы один выход, см. рис.1.24. При этом на входы системы будут поступать сигналы из УМ, которые затем обрабатываются моделью. На выход поступает управляющее воздействие, которое передается в УМ и управляет движением динамической модели.

Рис. 1.24. Модель системы упраления

1. Подготовка модели к импортированию: компиляция файлов и создание DLL-библиотеки

Необходимо выполнить следующие действия:

1. Построить в модель в Matlab/Simulink

2. Создать каталог, содержащий файл этой модели

3. Из каталога UM40\simulink\R13 скопировать в каталог, содержащий файл модели, следующие файлы: um.tlc, deriv.tlc, grt.tlc, grt_vc.tmf

4. Поле Командного окна Matlab Current Directory должно иметь значение каталога, в котором находится файл модели

5. В командном окне набрать команду mex -setup и выбрать установленный компилятор (Microsoft Visual C/C++ version 6.0)

6. Перейти в окно модели. В меню Tools выбрать пункт Real-Time Workshop, после чего выбрать пункт Options

7. В появившемся окне заполнить все поля в соответствие с рис. 1.25

Рис. 1.25. Настройка процесса компиляции

1. Перейти на закладку Solver и в поле Solver options/Type выбрать значение Fixed Step

2. В поле Solver options выбрать из списка наиболее подходящий численный метод решения

3. Перейти на закладку Real-Time Workshop и нажать кнопку Build

После выполнения компиляции на экране может появиться диалоговое окно с сообщением:

которое можно игнорировать. В результате компиляции в рабочем каталоге появятся файлы библиотеки с расширениями: dll, lib и exp, а также подкаталог _grt_rtw, содержащий исходные коды скомпилированной библиотеки.

1. Подготовка динамической модели

На данном этапе прежде всего необходимо определить, что будет являться управляющим воздействием. Это может быть, например, сила, действующая на динамическую модель или перемещение и т.п. Необходимо задать это управляющее воздействие как параметр, значение которого равно нулю (см. пп. 1.1.5, 1.1.6).

1. Подключение модели Matlab/Simulink к динамической модели УМ

Для выполнения подключения необходимо создать новый интерфейс с Matlab/Simulink. Для этого требуется:

1. Запустить программу моделирования UM Simulation и открыть в ней построенную динамическую модель

2. Выбрать пункт меню Инструменты/Интерфейс с Matlab/Simulink

Появится окно Мастера связи с Matlab/Simulink (рис. 1.26).

Рис. 1.26. Мастер связи с Matlab/Simulink

1. Нажать кнопку для добавления нового интерфейса

2. В поле Путь к Matlab/Simulink модели указать файл созданной ранее библиотеки (файл с расширением dll)

Мастер связи загрузит указанную модель и установит число входных и выходных величин модели системы управления, а также число параметров этой модели и переменных состояний, см. рис. 1.27.

Рис. 1.27. Создание нового интерфейса

1. Запустить Мастер переменных и создать в нем те переменные, значения которых планируется подавать на входы модели системы управления.

2. Перетащить мышкой созданные переменные в окно Мастера связи с Matlab/Simulink на соответствующие входы.

При этом входы модели станут помечены зеленой галочкой. Это означает, что данным входам модели Matlab/Simulink назначены переменные.

1. В окне Мастера связи с Matlab/Simulink дважды щелкнуть на элементе Выходные величины/Output1. При этом появится диалоговое окно назначения параметров (рис. 1.28).

2. В поле Параметр UM модели выбрать параметр, соответствующий данному выходу модели

3. Закрыть окно кнопкой OK

4. Назначит параметры остальным выходам модели

После назначения всех входных и выходных параметров модели окно Мастера связи с Matlab/Simulink будет выглядеть, как показано на рис. 1.29.

Рис. 1.28. Окно назначения параметров

Рис. 1.29

1. Сохранить созданный интерфейс, нажать кнопку Применить и ОК.

Задача готова для моделирования.

1. Импорт данных из CAD программ

ПК УМ позволяет импортировать данные из некоторых CAD программ. В настоящее время разработан интерфейс к программам Solid Works, Autodesk Inventor и Компас. Рассмотрим импорт графических данных в среду УМ из ПК Компас v10. Импорт графических данных необходим в тех случаях, когда графический образ динамической модели слишком сложен и его создание в ПК УМ вызывает определенные трудности.

Характеристики

Список файлов лабораторной работы