14、基于Simulink的机械系统建模与控制

基于Simulink的机械系统建模与控制

1. 引言

机械系统作为物理系统的一种，对其进行研究和控制十分重要。多体系统动力学常由二阶非线性方程描述，这些方程是系统仿真和控制的基石。近年来，Simulink成为学术界和工业界用于机械系统建模和仿真的主流软件。它是MATLAB的扩展，能在图形用户界面下对机械系统进行建模、仿真和分析，支持线性和非线性系统，可处理连续时间、采样时间或二者混合的情况，还允许工程师使用框图符号快速准确地构建机械系统的计算机模型。本文将介绍Simulink在机械系统建模与控制方面的基本特性。

2. Simulink入门

2.1 启动Simulink

要启动Simulink会话，需先打开Matlab程序，然后在Matlab命令窗口输入：

>> simulink

也可以点击工具栏上的Simulink图标。之后，Simulink的库浏览器窗口会弹出，展示用于模型构建的模块集。要查看模块集的内容，点击每个工具箱开头的“+”号。要开始创建模型，点击“新建文件”图标，或使用快捷键CTRL + N。

以下是创建简单模型的步骤：
1. 创建模块 ：从Simulink库浏览器窗口的“模块集类别”部分，点击Simulink组旁边的“+”号展开树状结构，选择“源”。点击“正弦波”模块并将其拖到工作区窗口。要保存模型，点击软盘图标，或从“文件”菜单中选择“保存”，或使用快捷键CTRL + S。所有Simulink模型文件的扩展名为“.mdl”。继续添加更多组件，如从“接收器”库添加“示波器”模块，从“连续”