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設(shè)計(jì)仿真 | Adams變拓?fù)浞治鲋畟鞲衅?/h1>

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2024/11/11 13:24:15

在多體仿真中，所面臨的工況有很多種，不是簡(jiǎn)單的規(guī)定一個(gè)時(shí)間，給定一個(gè)輸出步數(shù)就能滿足所有工況的仿真要求，經(jīng)常面臨仿真過(guò)程中對(duì)系統(tǒng)拓?fù)潢P(guān)系的變化、模型參數(shù)的調(diào)整等需求。此時(shí)，Adams中的sensor（傳感器）就有了用武之處，通過(guò)sensor可以獲得某種狀態(tài)，再通過(guò)腳本展開(kāi)后繼的模型修改，從而可以完成絕大多數(shù)變拓?fù)湎嚓P(guān)的任務(wù)要求。本文不再描述簡(jiǎn)單的sensor應(yīng)用，而是針對(duì)稍微復(fù)雜一些的工況融合sensor展開(kāi)建模和仿真說(shuō)明。

PART.01

傳感器功能傳感器的基本功能類(lèi)似編程中的if…else語(yǔ)句，通過(guò)在仿真過(guò)程中實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)所定義事件的狀態(tài)，然后實(shí)現(xiàn)修改仿真的目的，再結(jié)合腳本命令實(shí)現(xiàn)修改模型的目的。這里的事件通常通過(guò)邏輯函數(shù)的方式完成定義，即利用函數(shù)表達(dá)式與給定目標(biāo)的比較實(shí)現(xiàn)邏輯的定義。一旦返回邏輯真，sensor將會(huì)有很多方式進(jìn)行仿真的修改，比如終止仿真、重啟、返回等。對(duì)于sensor的深入使用，必須分清楚如下幾個(gè)概念，函數(shù)表達(dá)式（function）、事件評(píng)估（evaluate）和senval()函數(shù)。

函數(shù)表達(dá)式

通過(guò)上圖，可以查看函數(shù)表達(dá)式的對(duì)話框位置。這里的函數(shù)表達(dá)式是為了實(shí)現(xiàn)邏輯判斷，通過(guò)函數(shù)構(gòu)建器完成所需要的函數(shù)表達(dá)式的定義，也或者叫做事件的定義，但需要明確這里僅僅是事件定義中的函數(shù)表達(dá)式的定義，后面還需要完成比較定義后，才是完整的事件定義。Adams/Solver正是在仿真過(guò)程中，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)該事件獲得邏輯值的真或假。

事件評(píng)估

通過(guò)上圖，可以查看事件評(píng)估的對(duì)話框位置。這個(gè)地方的expression，僅當(dāng)sensor事件觸發(fā)時(shí)進(jìn)行計(jì)算，并且可通過(guò)senval()獲得其值。不要小看senval()函數(shù)的作用，它可以讓仿真更加靈活，更符合實(shí)際工程所需。

PART.02

應(yīng)     用

第一個(gè)實(shí)例，實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)功能。

建模要素：創(chuàng)建一個(gè)水平的圓柱，在一端定義轉(zhuǎn)動(dòng)副，并施加驅(qū)動(dòng)，確保其可以圓周回轉(zhuǎn)。然后進(jìn)行sensor的定義，按照?qǐng)D示完成定義，其中位移函數(shù)使用圓柱質(zhì)心點(diǎn)和轉(zhuǎn)動(dòng)鉸處點(diǎn)，事件評(píng)估處使用senval()函數(shù)的計(jì)數(shù)形式。比較符號(hào)采用了equal，比較值為0也即質(zhì)心點(diǎn)通過(guò)y軸時(shí)觸發(fā)事件并完成事件評(píng)估計(jì)算。

完成模型創(chuàng)建后，進(jìn)行2秒的計(jì)算，這里的驅(qū)動(dòng)設(shè)置為360度每秒，因此，可以看到下圖中左側(cè)曲線經(jīng)歷了兩個(gè)周期，也即圓柱轉(zhuǎn)動(dòng)了兩圈。前面已論述觸發(fā)事件為質(zhì)心通過(guò)Y軸，因此，整個(gè)歷程中會(huì)有四次事件觸發(fā)，因此，右側(cè)曲線為每次事件觸發(fā)的時(shí)間和最終的計(jì)數(shù)，兩者正好對(duì)應(yīng)。

當(dāng)然，這類(lèi)計(jì)數(shù)的效果Adams還有很多方式可以實(shí)現(xiàn)，但是通過(guò)sensor結(jié)合事件評(píng)估與senval()函數(shù)的方式，是我們經(jīng)常采用的一種方法，總體比較簡(jiǎn)單直接。通過(guò)這個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)例期望對(duì)三者的功能有深入的了解，以便展開(kāi)下一實(shí)例的應(yīng)用。

第二個(gè)實(shí)例，當(dāng)一個(gè)模型中有多個(gè)sensor時(shí)，我們并不清楚本工況下，哪個(gè)sensor首先觸發(fā)，因此，在后繼編寫(xiě)腳本時(shí)不能確定先寫(xiě)哪個(gè)sensor對(duì)應(yīng)的相關(guān)命令，本實(shí)例應(yīng)對(duì)該種需求。

建模要素：建立四個(gè)球體，從上到下分別為Part_a，Part_b，Part_c，Part_d，其中前兩個(gè)與大地建立水平滑移副，后兩個(gè)與大地建立豎直滑移副，并且前兩個(gè)在質(zhì)心處作用水平力，分別為200N，100N(后繼互換)，在后兩個(gè)豎直滑移副上定義驅(qū)動(dòng)，以表征sensor事件觸發(fā)后的動(dòng)作。最后分別定義兩個(gè)sensor，事件函數(shù)分別為a，b兩球的水平速度，比較值分別為10米每秒和15米每秒，由于這里長(zhǎng)度采用毫米為單位注意轉(zhuǎn)化。

完成所需的建模元素定義，為了實(shí)現(xiàn)兩個(gè)sensor的觸發(fā)不受次序的影響，專(zhuān)門(mén)將觸發(fā)后的動(dòng)作與之通過(guò)senval()函數(shù)進(jìn)行了關(guān)聯(lián)，如下所示：

當(dāng)sensor沒(méi)有觸發(fā)時(shí)，senval()的返回值為0，造成驅(qū)動(dòng)速度為0，小球固定在原位不動(dòng)，當(dāng)sensor觸發(fā)時(shí)，senval()的返回值為1，造成驅(qū)動(dòng)速度為1000，小球?qū)⒀刎Q直軸滑動(dòng)。

模型中的建模元素保持不變，僅僅將兩個(gè)驅(qū)動(dòng)力的幅值進(jìn)行呼喚，由于sensor的事件定義沒(méi)有跟著變，兩次觸發(fā)的時(shí)間是不同的，再次驗(yàn)證這種方法的適用性。

上圖為紅球施加200N作用力，綠球施加100N作用力的情形。監(jiān)測(cè)紅球水平速度0.2秒左右達(dá)到觸發(fā)條件即10米每秒，通過(guò)上圖中上面的曲線可以看到在0.2秒左右其值發(fā)生了突變。監(jiān)測(cè)綠球水平速度0.6秒左右達(dá)到觸發(fā)條件即15米每秒，通過(guò)上圖中下面的曲線可以看到0.6秒左右其值發(fā)生了突變。由于紅色球的觸發(fā)條件低于綠色球，且紅色球的作用力又大于綠色球，這兩方面都促使了紅色球首先達(dá)到觸發(fā)條件，基于這個(gè)工況中兩球觸發(fā)的事件可以橫比于后面的工況。

上圖為紅球施加100N作用力，綠球施加200N作用力的情形（通過(guò)圖中力的矢量長(zhǎng)度也可判斷力的相對(duì)大?。?。監(jiān)測(cè)紅球水平速度0.4秒左右達(dá)到觸發(fā)條件即10米每秒，通過(guò)上圖中上面的曲線可以看到在0.4秒左右其值發(fā)生了突變。監(jiān)測(cè)綠球水平速度0.3秒左右達(dá)到觸發(fā)條件即15米每秒，通過(guò)上圖中下面的曲線可以看到0.3秒左右其值發(fā)生了突變。對(duì)兩球前后兩次工況的橫比，結(jié)合v=at，可以看到是合理的。

當(dāng)然，前后兩次工況下，后面兩個(gè)動(dòng)作球，即c和d，有對(duì)應(yīng)觸發(fā)后的動(dòng)作體現(xiàn)，通過(guò)該例實(shí)現(xiàn)了多個(gè)傳感器條件下，不受限于觸發(fā)次序的工況要求。

PART.03

總   結(jié)

變拓?fù)浞治鍪嵌囿w動(dòng)力學(xué)中比較重要也很常見(jiàn)的分析類(lèi)型，sensor作為Adams中獲取設(shè)定事件狀態(tài)的主要功能，再結(jié)合函數(shù)、腳本等功能可以有效應(yīng)對(duì)各種類(lèi)型的變拓?fù)浞治鰬?yīng)用。另外，sensor定義中包含了系列參數(shù)，如果要對(duì)其有更為靈活和深入的使用，需要對(duì)這些參數(shù)有準(zhǔn)確的理解，前述的實(shí)例僅僅比常規(guī)的sensor應(yīng)用拓展了事件評(píng)估以及senval()函數(shù)的應(yīng)用。針對(duì)變拓?fù)浞治鰧⒄归_(kāi)后繼子程序應(yīng)用模式說(shuō)明，相比單純的sensor應(yīng)用將拓展到另一維度，進(jìn)一步提高應(yīng)用性。待更。

審核編輯(

李娜

)

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