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[转载]Adams控制入门01-PID控制偏心连杆的转速

2018-11-14 10:31阅读:

在Adams 中建立控制系统有两种途径,一是利用Adams/View中提供的控制工具包,直接建立控制方案。另一种是通过Adams/Control模块与其他控制程序例如MATLAB、EASY5等联合仿真,在Adams环境中建立系统方程,在其他控制程序中建立控制方案,这样可以充分发挥两个软件各自的优势。本文将以第一种方式来建立控制系统。

本例子来自于《ADAMS入门详解与实例》的第11章中的例子。【(第2版),李增刚主编,国防工业出版社,2014.】,本文仅用于学习交流。
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【1 问题描述
如下图所示,本例将建立一个偏心连杆,由于连杆绕原点转动,且旋转中心在连杆的质心处,连杆在重力的作用下,将偏离水平位置。要求建立控制系统,保证连杆按照预定的速度进行旋转。


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【2 问题分析
1首先我们可以为连杆左端定义一个单分量力矩,然后通过调节力矩大小使连杆受力平衡
2然后通过Adams中PId环节对连杆进行负反馈控制,来实现控制作用在连杆上的力矩。
【3 分析步骤】
1建立长400mm,宽20mm,厚20mm的连杆,如图
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2.以连杆质心处的Marker为回转中心,为连杆创建转动副
3.创建球体,并添加到连杆右端
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4.在连杆左端添加单分量力矩
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5.添加完成后,运行仿真,可以观察到连杆往复自动摆动
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6创建设计变量
首先点击创建设计变量,参数化PId控制要达到的转速为50
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然后以同样的方法创建另外三个变量来参数化P,I,D三个参数,以便于后期的优化
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最终创建的设计变量如图
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7建立控制系统输入环节
我们使用PID控制,控制方案如图所示
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由于PID控制需要输入控制目标与实际目标的偏差,及偏差的微分值,因为我们的控制目标是旋转速度,所以我们需要知道连杆的角速度和角加速度。
点击控制工具包中输入环节按钮,创建速度输入函数
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其中 RTOD是将弧度制转换为角度值。
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同样的方法,创建加速度输入函数
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8 创建PID环节
点击Element控制按钮,建立PID环节如图
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9 参数化单分量力矩
双击模型树上的单分量力矩图标,将其函数值改为刚刚创建的PID环节
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10 建立测试
分别建立转动副 的角速度测试和单向分量力矩的力矩测量
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点击DEsign Exploration 中的函数测试按钮,测量速度偏差
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11PID控制仿真
设置仿真参数如图
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仿真完成后,我们可以得到速度、 力矩、速度偏差结果如图
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从图中可以看出,由于重力作用干扰,初始阶段较大,其他时间点误差很小
分别修改P、I、D变量的标准值为800
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重新进行仿真,结果如下图
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