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玩转Matlab-Simscape（初级）- 03 - 单摆模型的分析
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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。欢迎各位小伙伴关注、赞赞、留言和收藏。
本文在玩转Matlab-Simscape（初级）- 02 - 对单摆模型进行仿真基础上对模型分析单摆的动态响应，继续深入学习Simscape中如何测量旋转，添加阻尼，对铰链关节添加扭矩。
一、研究内容
在玩转Matlab-Simscape（初级）- 02 - 对单摆模型进行仿真文中建立的单摆模型是无阻尼自由活动的模型，本文则开始研究添加阻尼和驱动后的状态。添加的力包括：重力Fg，关节阻尼Fh，驱动扭矩Fa
二、探测单摆动力学讯息
2.1 将单摆模型的角位移数据、角速度数据输出到Matlab工作空间建模
- 打开玩转Matlab-Simscape（初级）- 02 - 对单摆模型进行仿真创建的模型（Mylink.slx）
- 双击“铰链关节”模块，选中Sensing里的Position和Velocity，如下图所示，该模块会多出两个物理信号端口q和w。
- 从库中找到“PS-Simulink Converter”和“To Workspace”，添加进模型中，并连线，如下图所示。
2.2 对数据进行可视化分析
（一）无阻尼情形：
运行模拟后，在Matlab 命令窗输入如下代码，绘制铰链关节位置、速度随时间的变化曲线，如下图所示。
% 进行无阻尼单摆分析
figure
hold on
plot(q)
plot(w)
输入如下代码，绘制铰链关节的角速度与角位移的相位图。
figure%绘制关节速度相对于角位置的图
plot(q.data,w.data)
xlabel('θ(deg)')
ylabel('ω(deg/s)')
（二）有阻尼情形
在铰链关节中，Z Revolute Primitive（Rz）→ Internal Mechanics → Damping Coefficient中添加阻尼系数。仿真可见在阻尼作用下，单摆逐渐停止
（三）有阻尼和驱动情形
- 在铰链关节块的Actuation→Torque设置为由输入提供扭矩；
- 将“Simulink-Ps Converter”、“Sine Wave”模块添加进模型里，并连线如图所示；
- 将Sine Wave 正弦波幅值设为0.06，将Simulink -Ps Converter单位设为N·m；
- 运行仿真结果如下：
总结
以上就是今天分享的关于Matlab simscape 的基础内容，简单分析了单摆的动态响应，如何测量旋转，添加阻尼，对铰链关节添加扭矩等内容，继续一步步深入学习和使用simscape。欢迎各位小伙伴关注、赞赞、留言和收藏。
