Guy and Seth on Simulink

February 1st, 2012

我喜欢的SimMechanics功能之一就是，你可以不用考虑如何施加外力，就可以指定系统的运动方式。这样可以简化模型的测试，因为如果你只是单纯的想检测你的物理模型是否搭建正确的话，你就不用去设计控制器了。

在这里，我想谈一谈大家经常会遇到的问题：

The Problem

假设我们有这个模型，这个模型是模拟一个巨大的吊机，你知道，就是吊着一个巨大的铁球，专门拆建筑物的那家伙。

http://s10/middle/b2f5027f4cf35db277409&690

（译者：

Ground代表地面，作为参考系。
Base表示蓝色的那个基底；Arm就表示红色的起重臂；Cable表示黑色的吊带。这三个模块都是Mass模块，表示物理结构的。
Prismatic滑动模块，它表示基底可以在地面上沿一个方向滑动，也就是我们从截图上看到的X轴；Revolute1表示这个起重臂可以绕着基座转动；Revolute2表示那个黑色的吊带跟红色起重臂也是转动关系；Weld模块连接着吊带Cable和Mass，表示他们之间没有相对运动。这三个模块都属于Joint，连接副类型的模块。

Bas Motion Actuator模块，表示是驱动这个运动副的接口，驱动信号来源于它输入的Simulink信号。Motion Actuator也是一样。）

对基座施加一个sine曲线的运动轨迹，按理说，末端的黑色球是会晃动的。

可是，它没有！

http://s9/middle/b2f5027f4cf35dbc01638&690

The Explanation

可能你已经注意到了，基座是用一个 Joint Actuator来驱动的，而且设置为运动驱动。如果使用这种配置，三个参数都必须指定。

显然，对应于Sine曲线的位置输入，速度和加速度都是0！

The Solution: First Try

想要SimMechanics给你一个合理的输出，那你必然要先给它一个合理的输入。

所以，可能你脑子里一下子就想起来Derivative 微分模块。

http://s2/middle/b2f5027f4cf35dbb9c061&690

如果位置信号是圆滑的话，这样做没有问题，但是，很多时候都会有各种问题。

为什么呢？

如果你的位置信号发生了不连续，那必然会引起速度信号的一个突变，导致加速度甚至到无穷大。无穷大的加速度是不现实的，会导致求解器的差分错误。

A Better Solution

所以我推荐使用 Transfer Function模块来做一个滤波差分器。

http://s10/middle/b2f5027f4cf35dbcd7f49&690

现在，我们再来看一下吊机模型：

http://s16/middle/b2f5027f4cf35dc7c243f&690

Now it's your turn

If you are interested, you can find the model here.

Look at the documentation section titled Stabilizing Numerical Derivatives in Actuation Signals for more details and let us know what you think by leaving a comment here.

http://s1/middle/b2f5027f4cf35dc8c0460&690

By Guy Rouleau