根据ADAMS软件仿真虚拟样机的模型建立

基于Matlab和Adams的自平衡机器人联合仿真徐建柱;刁燕;罗华;高山【摘要】为检验自平衡机器人控制系统的准确性及其动静态性能,采用Matlab/Simulink和Adams建立虚拟样机系统的方法.通过建立机器人的状态空间方程并利用LQR方法配置系统极点,设计出状态反馈控制器.分别在Simulink和Adams中建立机器人的控制系统和机械仿真模型,利用二者实现对机器人的联合仿真.仿真结果表明,所设计的控制方法能实现机器人平衡,并具有良好的动静态性能.%In order to test the accuracy and the static-dynamic characteristics of the control system of self-balance robots, a virtual prototype system was created based on Matlab/Simulink and Adams. The full state feedback controller was designed by building state spacial formula and configuring the system extremity with LQR method. The control system and the mechanical simulation model of the robot were built in Simulink and Adams. The co-simulation based on Simulink and Adams for the robot was realized. The simulation result shows that the control method can keep the robot's balance successfully and the whole system has a good static-dynamic characteristic.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2012(035)006【总页数】3页(P90-92)【关键词】自平衡机器人;Matlab/Simulink;Adams;动力学仿真【作者】徐建柱;刁燕;罗华;高山【作者单位】四川大学制造学院,四川成都610065;四川大学制造学院,四川成都610065;四川大学制造学院,四川成都610065;四川大学制造学院,四川成都610065【正文语种】中文【中图分类】TP242-34两轮自平衡机器人的研究是近几年众多国内外学者关注的一个热点，如瑞士联邦大学工业大学Felix Grasser等人研制的JOE，美国Southern Methodist大学研制的nBot，以及为所熟知的由Dean Kamen所发明的两轮电动代步车Segway等。

浅谈ADAMS软件应用【摘要】本文根据对ADAMS软件的特点和其强大的使用性功能，介绍其在相关行业和部门的广泛应用。

以举例的形式从实际生产生活入手，让大家从实践方面更好的了解ADAMS软件，深入理解其实际应用的必要性和优势。

在培养学生的学习兴趣，其实更好的理解和掌握相关知识方面具有重要的意义。

【关键词】ADAMS；仿真；应用；分析软件一、ADAMS软件的描述ADAMS软件，即机械系统动力学自动分析（Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems）软件，是专门应用于机械产品虚拟样机开发方面的分析软件。

而虚拟样机是在指在计算机中建立出来的开发产品的模型，并具有需要的某些特定的功能。

虚拟样机对于产品的开发具有十分重要的意义。

首先，理解什么是虚拟样机。

样机，通常指产品在正式批量生产前或产品设计完成后必须对产品的各种性能进行测试，检验性能必须满足条件，比如说汽车振动，某个零件耐久性等。

这就需要做一个样机出来，看看其是否满足性能要求，如果不满足就要修改，这种样机就称为实际样机，就如生活中很多系列产品推荐新产品时派发的样品或小样。

在此过程中就存在一个问题，如果产品多处不合格，或者需要反复修改，每一次都要做样机，不仅耗时耗力耗钱，而且非常的麻烦。

随着信息时代的到来，计算机进入到我们生产生活的各个方面，研发出各种应用的软件，ADAMS软件正是为产品的研发做仿真分析的一款软件。

它针对在计算机上建立的虚拟产品的模型即虚拟样机进行仿真分析，检验产品的设计性能，并对其设计缺陷进行修改。

整个过程全部在计算机上实现，大大节省产品开发的费用，缩短了开发周期，提供了开发效率。

所以说ADAMS软件应用产品开发是一种非常有效的设计手段。

二、ADAMS软件组成ADAMS软件使用交互式图形环境和零件库、约束库、力库，创建完全参数化的机械系统几何模型，其求解器采用多刚体系统动力学理论中的拉格郎日方程方法，建立系统动力学方程，对虚拟机械系统进行静力学、运动学和动力学分析，输出位移、速度、加速度和反作用力曲线。

第10章 ADAMS参数化建模及优化设计机械系统动力学分析及ADAMS应用本章将通过一个具体的工程实例，介绍ADAMS/View的参数化建模以及ADAMS/View 提供的3种类型的参数化分析方法：设计研究(Design study)、试验设计(Design of Experiments, DOE)和优化分析(Optimization)。

其中DOE是通过ADAMS/Insight来完成，设计研究和优化分析在ADAMS/View中完成。

通过本章学习，可以初步了解ADAMS参数化建模和优化的功能。

10.1 ADAMS参数化建模简介ADAMS提供了强大的参数化建模功能。

在建立模型时，根据分析需要，确定相关的关键变量，并将这些关键变量设置为可以改变的设计变量。

在分析时，只需要改变这些设计变量值的大小，虚拟样机模型自动得到更新。

如果，需要仿真根据事先确定好的参数进行，可以由程序预先设置好一系列可变的参数，ADAMS自动进行系列仿真，以便于观察不同参数值下样机性能的变化。

进行参数化建模时，确定好影响样机性能的关键输入值后，ADAMS/View提供了4种参数化的方法：（1）参数化点坐标在建模过程中，点坐标用于几何形体、约束点位置和驱动的位置。

点坐标参数化时，修改点坐标值，与参数化点相关联的对象都得以自动修改。

（2）使用设计变量通过使用设计变量，可以方便的修改模型中的已被设置为设计变量的对象。

例如，我们可以将连杆的长度或弹簧的刚度设置为设计变量。

当设计变量的参数值发生改变时，与设计变量相关联的对象的属性也得到更新。

（3）参数化运动方式通过参数化运动方式，可以方便的指定模型的运动方式和轨迹。

（4）使用参数表达式使用参数表达式是模型参数化的最基本的一种参数化途径。

当以上三种方法不能表达对象间的复杂关系时，可以通过参数表达式来进行参数化。

参数化的模型可以使用户方便的修改模型而不用考虑模型内部之间的关联变动，而且可以达到对模型优化的目的。

第24卷　第04期计　算　机　仿　真2007年04月 文章编号:1006-9348(2007)04-0271-04基于ADAM S与S i m uli nk的协同仿真技术及应用王晓东1,2,毕开波3,周须峰1(1.西北工业大学航天学院,陕西西安710072;2.空军工程大学工程学院,陕西西安710038;3.大连舰艇学院,辽宁大连116018)摘要:基于多学科协同建模与协同仿真的虚拟样机技术,已经成为现代复杂产品设计的一个重要手段,文中主要对ADAMS与Si mulink之间的协同仿真技术进行介绍。

通过分析协同仿真实现方式和两者提供的外部接口,探讨了ADAMS与Si mulink进行协同仿真的若干种方法,实现了两者在单机环境和网络环境下的交互式协同仿真,并以一个五自由度转台的控制器设计为例,验证了这些协同仿真方法的可行性和实用性。

支持网络环境下的远程协同仿真技术为跨区域的多领域部门之间进行产品协同设计提供了便利,是工程仿真软件发展的一个重要方面。

关键词:协同仿真;协同设计;虚拟样机;控制模块中图分类号:TP391.7;TP391.9 文献标识码:ATechnology and Applica ton of Co-si m ula tonBa sed on S i m uli nk&ADAM SWAN G X iao-dong1,2,B I Kai-bo3,ZHOU Xu-feng1(1.College of A stronautics,Northwestern Polytechnical University,Xi’an Shanxi710072,China;2.Engineering College of A ir Force Engineering University,Xi’an Shanxi710038,China;3.Dalian Navy Academy,Dalian L iaoning116018,China)ABSTRACT:V irtual p rototyp ing(VP)based on multi-discip linary co-modeling and co-si m ulation has beenan i m portant method for designing comp lex p roducts.This paper mainly discussed the technology of co-si mulation bet ween ADAM S and Si mulink.Firstly,some methods of co-si mulation were p resented after themodes of co-si mulation and external app lication interface were analyzed,so as to realize interactive co-si mulation bet ween ADAM S and Si mulink either in single host environment or net work environment.Anapp lication examp le of5-DOF motion p latfor m was p resented in the end to p rove these methods’feasibility andavailability.The technology of remote co-si mulation available in net work environment may be of great benefit tocollaborative p roducts design for multi-discip line&multi-depart m ent in distributing areas,standing for ani mportant aspect of engineering si mulation soft warte.KEYWO RD S:Co-si mulation;Collaborative design;V irtual p rototyp ing;Controls module1　引言随着计算机技术的普及和发展,利用软件进行辅助设计与分析已经成为产品设计的一项重要工作,但这些软件通常彼此之间各自独立作业,缺乏整体协同交互,设计中存在的隐患只有在物理样机上进行集成测试时才能得以发现,这导致设计效率下降,常常造成巨大的人力物力浪费[1]。

基于SolidWorks和ADAMS的折剪机床虚拟样机建模与仿
真
安美玲
【期刊名称】《机床与液压》
【年(卷),期】2009(37)3
【摘要】在折剪机床开发研究中,利用SolidWorks和ADAMS对折剪机床进行了几何建模和动态仿真,实现了在设计阶段就对产品的性能进行预测,从而在虚拟环境中完成折剪机床的可行性研究和设计,简化了设计过程,缩短了研制周期,提高了设计质量.
【总页数】3页(P144-145,76)
【作者】安美玲
【作者单位】兰州工业高等专科学校机械工程系,甘肃兰州,730050
【正文语种】中文
【中图分类】TP205
【相关文献】
1.基于Simulink的小型折剪两用机床液压系统动态特性的建模与仿真 [J], 赵志平;郭攀成
2.基于虚拟样机技术的折剪两用机床主机建模与仿真 [J], 李新勇;王华栋
3.基于ADAMS的折剪机床仿真分析 [J], 高瑞春;李宝栋
4.基于SolidWorks和ADAMS的小型装载机工作装置虚拟样机建立及动力学分析
仿真 [J], 张廓然;陈南
5.基于Solidworks和ADAMS的切割机虚拟样机设计与仿真分析 [J], 袁安富;陆杨
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一.ADAMS软件简介虚拟样机仿真分析软件ADAMS（Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems）是对机械系统的运动学与动力学进行仿真的商用软件，由美国MDI（Mechnical Dynamics Inc.）开发，在经历了12个版本后，被美国MSC公司收购。

ADAMS集建模、计算和后处理于一体，ADAMS有许多个模块组成，基本模块是View模块和Postprocess模块，通常的机械系统都可以用这两个模块来完成，另外在ADAMS中还针对专业领域而单独开发的一些专用模块和嵌入模块，例如专业模块包括汽车模块ADAMS/Car、发动机模块ADAMS/Engine、火车模块ADAMS/Rail、飞机模块ADAMS/Aircraft等；嵌入模块如振动模块ADAMS/Vibration、耐久性模块ADAMS/Durability、液压模块ADAMS/Hydraulic、控制模块ADAMS/Control和柔性体模块ADAMS/AutoFlex 等[3]。

1.1ADAMS软件概述ADAMS是以计算多体系统动力学（Computational Dynamics of Multibody Systems）为基础，包含多个专业模块和专业领域的虚拟样机开发系统软件，利用它可以建立复杂机械系统的运动学和动力学模型，其模型可以是刚体的，也可以是柔性体，以及刚柔混合体模型。

如果在产品的概念设计阶段就采取ADAMS进行辅助分析，就可以在建造真实的物理样机之前，对产品进行各种性能测试，达到缩短开发周期、降低开发成本的目的。

ADAMS，即机械系统动力学自动分析（Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems）该软件是美国MDI公司（Mechnical Dynamics Inc.）开发的虚拟样机分析软件。

目前，ADAMS已经被全世界各行各业的数百家主要制造商采用。

Adams介绍MD ADAMS功能最强、应⽤最⼴的机械系统动⼒学仿真⼯具MD ADAMS 软件由于其领先的“虚拟样机”理念和技术，迅速发展成为CAE 领域中使⽤范围最⼴、应⽤⾏业最多的机械系统动⼒学仿真⼯具，占据了全球该CAE 分析领域绝⼤部分的市场份额，被⼴泛应⽤于航天、航空、汽车、铁道、兵器、船舶、电⼦、⼯程设备及重型机械等⾏业，众多国际化⼤型公司、企业均采⽤MD ADAMS 软件作为其产品设计研发过程中机械系统动⼒学性能仿真的平台。

借助MD ADAMS 软件强⼤的建模功能、卓越的分析能⼒以及⽅便灵活的后处理⼿段，可以建⽴复杂机械系统的“虚拟样机”，在模拟现实⼯作条件的虚拟环境下逼真地模拟其各种运动情况，帮助⽤户对系统的各种动⼒学性能进⾏有效的评估，并且可以快速分析⽐较多种设计思想，直⾄获得最优设计⽅案，提⾼产品性能，从⽽减少昂贵、耗时的物理样机试验，提⾼产品设计⽔平、缩短产品开发周期和产品开发成本。

要获得成功，⼀个公司必须具备如下的能⼒：对众多的新创意进⾏研究探索，并快速准确地做出决策过滤掉那些没有前途的创意对于实现最佳设计的关键因素了然于胸对新产品的结构形式、装配关系及其性能做出完善的测试和评估正是因为这些挑战，MSC Software 公司的虚拟样机解决⽅案在众多的企业获得了应⽤。

这些企业包括了全部的汽车OEM ⼚商、绝⼤部分的⼀级汽车配件商、航空航天、铁道和消费电⼦产品制造商、甚⾄F1车队。

MSC Software 公司的软件正在各个企业的产品开发流程中发挥作⽤，以产⽣创新的产品设计、加强协同、节约时间和成本、降低开发经营的风险。

在最基本的层⾯，虚拟样机技术能够让⼯程设计队伍在提交物理样机之前，就在计算机中建造起他们的虚拟机械系统，并对其进⾏测试、校验及改进。

MD ADAMS 软件能够让⽤户通过对其产品的运动情况进⾏仿真，来验证其产品的性能、计算约束反⼒、间隙、碰撞、电机和作动器的尺⼨、运转周期、精密定位，并观察包装封套是否合理等。

adams动力学仿真原理摘要：1.引言2.Adaams动力学仿真原理简介3.Adaams动力学仿真过程详解4.应用Adams动力学仿真的优势5.结论正文：【引言】在工程领域，动力学仿真技术已成为分析与优化机械系统性能的重要手段。

Adams作为一种广泛应用的动力学仿真软件，可以帮助工程师快速准确地分析复杂机械系统的运动和动力性能。

本文将详细介绍Adams动力学仿真原理及应用过程，以期为工程师们提供实用的指导。

【Adaams动力学仿真原理简介】Adams基于虚拟样机技术，通过建立机械系统的三维模型，利用运动学和动力学方程对系统进行仿真分析。

其核心原理包括以下几点：1.建立机械系统三维模型：用户根据实际需求，在Adams中构建机械系统的各个部件，如机身、支架、电机等。

2.添加约束和驱动：为模拟实际工况，用户需在模型中添加约束（如转动副、滑动副等）以及驱动（如电机、力等）。

3.设定运动学和动力学方程：Adams根据模型自动生成运动学和动力学方程，为后续仿真分析奠定基础。

4.进行仿真计算：根据设定的时间步长和求解器参数，Adams对运动学和动力学方程进行求解，得到各部件的运动轨迹、速度、加速度等数据。

5.后处理与分析：用户可利用Adams提供的后处理工具，对仿真结果进行可视化展示、数据分析等。

【Adaams动力学仿真过程详解】1.建立模型：首先，在Adams中创建一个新的项目，并根据需求添加或修改部件模型。

2.添加约束和驱动：在模型中定义各部件之间的运动关系，如转动副、滑动副等；同时，为需要驱动的部件添加电机、力等驱动。

3.设定材料属性：为各部件设定相应的材料属性，如密度、弹性模量等。

4.网格划分：对模型进行网格划分，以提高仿真精度。

5.设定求解参数：设置时间步长、求解器类型等求解参数。

6.开始仿真：点击“开始仿真”按钮，Adams将自动进行仿真计算。

7.观察仿真结果：在仿真过程中，用户可通过Adams的实时监控功能观察各部件的运动状态。