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设计仿真 | Adams_Controls变拓扑分析
文章摘要
Adams的机电联合仿真解决方案在工程中有众多的应用，我们可以方便地利用联合仿真方式将Adams创建的机械模型输出到指定的一维软件环境中，不论是Matlab还是其它类似软件都可以实现。但是，用户经常苦恼于单纯的Adams仿真，他们可以使用脚本轻松地实现绝大部分的变拓扑分析，但是将Adams模型导入Matlab后，由于脚本不再能用，仿真以Matlab为主导进行，无法实现对Adams模型在仿真过程中的调整。本文针对该问题进行处理。
解决方法
•第一种解决方法，不再使用联合仿真方式，而是使用控制模型导入Adams的方式，由于所有计算都是在Adams环境中完成的，脚本仿真仍旧可以使用，因此，这是一种比较直接的方法，也是很有效的。但是，使用该方法需要用户对Matlab模型转变为动态连接库的流程要比较熟悉，而且并不是所有Simulink元素都支持这种应用方法。
• 第二种解决方法，仍旧采用联合仿真方式，此时，需要引用一下《Adams变拓扑分析之回调子程序》中所阐述的方法，通过回调函数以及传感器的综合使用，达到我们的目的。
当然还有一些方法也可以实现，比如通过参数传递的方式，通过控制一些弹性连接对象实现相应功能等。本文主要针对第二种解决方法的实现展开应用说明。
软件应用
由于涉及到多个软件的应用，因此，需要明确一下软件的版本：
-
Adams2023.2
-
Matlab R2019b
所使用的模型为Adams安装路径下的ball_beam模型，只不过需要对模型做一点修改，具体如下所示：
图 1 平衡木基本模型
为了展示联合仿真过程中对模型拓扑的修改，在基础模型上添加了两个部件球体，一个位于小球的质心处，一个位于平衡木的左侧，然后分别定义固定副与原有小球和平衡木连接。另外，定义两个对应的sensor，为了方便，以时间为监测对象，分别设置了8秒和10秒的触发时间，也即8秒后与小球固连的部件自由落体，10秒后与平衡木固连的部件自由落体。最后，定义了回调对象，指定回调子程序。具体如下所示：
图 2 平衡木修改后模型
上图中可以看到绿色部件与小球在质心处固连，红色部件与平衡木在左侧一个位置固连。传感器的定义以时间为监测对象，必须指定一个响应动作。
图 3 两个传感器的定义
图 4 回调对象定义
指向czw_cbk_c.dll中的CBKSUB函数。关于CBKSUB程序的内容与《Adams变拓扑分析之回调子程序》完全相同。
图 5 机械模型输出
按照常规的联合仿真步骤进行Adams模型的输出，选择Matlab目标软件，输入和输出物理量。这里需要注意的一点是下部的User Defined Library Name处，可以指向回调函数的动态链接库，再配合回调对象中的设置；也可以不设置，因为，回调函数的动态链接库已经在当前工作路径之下，该路径也是一个变量对象。
完成模型输出后，剩余的操作转入Matlab中，通过执行接口m文件，将一些列用于联合仿真的设计量读入到workspace中，然后执行adams_sys将代表Adams模型的框对象打开，并与Matlab的控制模型融为一体。实现后的效果。
图 6 机电模型融合过程
图 7 机电一体化模型
最后在Matlab中提交仿真，这里为了方便将仿真时间设置为11秒。联合仿真完成后，将Adams的计算结果导入进来，可进行如下分析查看及验证工作。
图 8 8秒后绿色球与白色球固定副失效
图 9 10秒后红色球与平衡木间的固定副失效
通过回调函数子程序与传感器的联合应用，在Adams/Controls联合仿真中，可以有效地完成约束的失效等类似脚本仿真实现的功能，甚至一些脚本仿真实现不了的功能。这为扩展Adams/Controls联合仿真应用场景提供了便利条件，为复杂的机电仿真工况模拟提供了新的手段。
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