ADAMS与Matlab联合仿真

Matlab与adams联合仿真实例本实例以matlab为外部控制程序，使用PID算法控制偏心杆的摆动，使偏心杆平衡到指定位置。

1.在adams/view中建立偏心杆模型图1 偏心杆模型1)新建模型如图所示，将Units设置为MMKS。

设置自己的Working Directory，这里设置为C:\adams\exercise。

点击OK按钮。

图2 新建模型对话框2)创建连杆设置连杆参数为Length=400,Width=20,Depth=20,创建如图所示的连杆。

图3 创建连杆3)创建转动幅在连杆质心MARKER点处创建转动幅，旋转副的参数设置为1Location和Normal To grid将连杆与大地相连。

图4 创建转动幅4)创建球体球体选项设置为Add to part，半径设置为20，单击连杆右侧Marker点，将球体添加到连杆上图5 创建球体5)创建单分量力矩单击Forces>Create a Torque(Single Component)Applied Forces，设置为Space Fixed，Normal to Grid，将Characteristic设置为Constant，勾选Torque并输入0，单击连杆，再点击连杆左侧的Marker点，在连杆上创建一个单分量力矩。

图6 创建单分量力矩2.模型参数设置1)创建状态变量图7 新建状态变量点击图上所示得按钮，弹出创建状态变量对话框，创建输入状态变量Torque，将Name 修改为.MODEL_1.Torque。

图8 新建输入状态变量Torque再分别创建状态变量Angel和Velocity（后面所设计控制系统为角度PID控制，反馈变量为Angel，Velocity为Angel对时间求导，不需要变量Velocity，这里设置Velocity是为了展示多个变量的创建）。

设置Angel的函数AZ(MARKER_3,MARKER_4)*180/PI，Velocity 的函数为WZ(MARKER_3,MARKER_4)*180/PI。

基于MATLAB与ADAMS的机械臂联合仿真研究一、本文概述随着机器人技术的快速发展，机械臂作为机器人执行机构的重要组成部分，其运动性能和控制精度对于机器人整体性能具有决定性影响。

为了提升机械臂的设计水平和控制性能，研究者们不断探索新的仿真技术。

在此背景下，基于MATLAB与ADAMS的机械臂联合仿真研究应运而生，为机械臂的设计优化和控制策略的开发提供了有力支持。

本文旨在探讨基于MATLAB与ADAMS的机械臂联合仿真的方法与技术，并对其进行深入的研究。

介绍了MATLAB和ADAMS软件的特点及其在机械臂仿真中的应用优势。

阐述了机械臂联合仿真的基本原理和步骤，包括模型的建立、动力学方程的求解、控制算法的设计等。

接着，通过实例分析，展示了联合仿真在机械臂运动学性能分析和控制策略验证方面的实际应用。

总结了联合仿真的研究成果，并展望了未来的发展方向。

本文的研究不仅有助于提升机械臂的设计水平和控制性能，也为相关领域的研究者提供了有益的参考和借鉴。

通过不断深入研究和完善联合仿真技术，将为机器人技术的发展注入新的活力。

二、MATLAB与ADAMS联合仿真的理论基础在进行MATLAB与ADAMS的机械臂联合仿真研究时，理解两种软件的理论基础和它们之间的交互方式是至关重要的。

MATLAB作为一种强大的数值计算环境和编程语言，广泛应用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算等多个领域。

而ADAMS（Automated Dynamic Analysis of Mechanical Systems）则是一款专门用于多体动力学仿真的软件，特别适用于复杂机械系统的运动学和动力学分析。

MATLAB与ADAMS的联合仿真理论基础主要包括以下几个方面：接口技术：MATLAB与ADAMS之间的数据交换和通信是联合仿真的核心。

通常，这需要通过特定的接口技术来实现，如ADAMS提供的Control接口或MATLAB的Simulink接口。

基于Adams与Matlab的汽车电动助力转向系统的联合仿真一、本文概述随着汽车工业的快速发展和环保理念的深入人心，电动汽车在全球范围内得到了广泛的关注和研究。

电动助力转向系统（EPS）作为电动汽车的重要组成部分，其性能直接影响到车辆的操控性和安全性。

对电动助力转向系统进行深入研究，优化其设计，提高其性能，对于推动电动汽车的发展具有重要意义。

本文旨在通过Adams与Matlab的联合仿真，对汽车电动助力转向系统进行深入研究。

介绍了电动助力转向系统的基本原理和结构，分析了其在实际应用中的挑战和难点。

详细阐述了Adams和Matlab在电动助力转向系统仿真中的应用，包括模型的建立、仿真参数的设置、仿真结果的获取和分析等。

通过Adams进行机械系统的运动学和动力学仿真，结合Matlab进行控制系统设计和优化，实现了对电动助力转向系统的全面仿真分析。

本文的研究方法结合了仿真模拟和理论分析，旨在通过联合仿真，对电动助力转向系统的性能进行深入挖掘和优化。

通过对比不同参数和设计方案下的仿真结果，本文为电动助力转向系统的设计和优化提供了有价值的参考。

本文的研究不仅有助于加深对电动助力转向系统的理解，也为电动汽车的发展提供了有益的探索和实践。

通过Adams与Matlab的联合仿真，我们可以更加准确地预测和优化电动助力转向系统的性能，为电动汽车的安全性和操控性提供有力保障。

二、汽车电动助力转向系统概述汽车电动助力转向系统（Electric Power Steering，简称EPS）是一种通过电动机提供辅助转向力矩的先进转向系统。

该系统主要由转向传感器、车速传感器、扭矩传感器、电子控制单元（ECU）和助力电机等组成。

EPS系统的核心在于电子控制单元，它可以根据驾驶员的转向意图、车速以及转向力矩等因素，实时计算出所需的辅助转向力矩，并通过助力电机为驾驶员提供适当的助力。

与传统的液压助力转向系统（Hydraulic Power Steering，简称HPS）相比，EPS系统具有诸多优势。

1. 版本兼容问题。

Adams和Matlab版本有兼容性。

至少Adams2005+ Matlab7、ADAMS2005+Matlab6.5都是可以的。

其他的我没有试过。

一般而言，版本是没问题的。

关于adams和其他软件的兼容性问题在msc的官方网站上有更详细的说明，您可以随时查阅。

但也确实有位网友反映他的adams2005和matlab7联合仿真不成功，卸载了7.0，按装了6.5就可以了。

如果您实在怀疑是版本的问题，您不妨一试。

2. Adams/Control模块的安装进入Adams/View之后，菜单Tools→Plugin Manager，出现Plugin Manager对话框，选择Load 下的Adams/Control，单击OK就可。

在Load下选择，每次都需要重复的安装；在Load at Startup下选择的话，每次模块都自动启动。

3. Adams界面遮挡仿真画面的问题。

仿真时出现“系统找不到指定文件”错误，仿真能执行，adams仿真界面中出现打开窗口，挡住了仿真画面，请问如何去掉？解决办法是：打开<MSC.ADAMS>\aview\aviewAS.cmd 文件。

在interface dialog display dialog=.gui.new_session那一行前面加一个！。

不过要记得先将文件属性的…只读‟去掉。

点右键->编辑即可打开。

4. 联合仿真的具体步骤可以参阅wxd的两个经典帖子，在精华区就有。

或者您利用搜索功能，搜索wxd发表的帖子。

还有ndlx2001的“matlab7.1＋adams2005联合仿真经验”友情提示一：您做的时候细心点，有位朋友在matlab里输入adams_sys的时候将adams_sys 写成了adasm_sys浪费了不少时间。

：）友情提示二：真的找不到adams-plant.dll和plant.dll的时候您可以在电脑上搜索。

1.建立一个简单的模型MODEL_Co_Simulation，创建一个构件PART_2，创建一个转动约束JOINT_1，给转动约束一个驱动MOTION_12.创建两个变量VARIABLE_PART2_CMx和变量VARIABLE_motion1创建变量如下：命名好名字点击OK则生成两个变量如图：3.然后在变量variable_part1中填写函数DX(PART_2.cm)这个函数用来测量构件PART_2质心点cm的X坐标；变量variable_motion1不做任何改变；在MOTION_1 中填入VARVAL(VARIABLE_motion1),variable_motion1将作为ADAMS的输入变量，MATLAB传递给ADAMS的数据，通过变量variable_motion1传递给MOTION_1。

4.在adams中点击Plugins——Controls——Plant Export，进行adams控制模块设置窗口点击Plant Export后出现如下界面然后对图中标记的地方进行修改同理操作右侧空白选中VARIABLE_Part1_CMx,然后如下图注意修改Target Software为MATLAB，显示这样的界面后点击OK，此时在模型的工程目录下会生成如下几个文件这样ADAMS中的操作就已经完成打开MATLAB，在MATLAB中输入工程目录下生成的文件的文件名如Control_Plant_3,回车MATLAB如下然后输入adams_sys回车，打开如下的一个窗口新建一个Simulink空白文档把ADAMS_sub拖进新的文档双节adams_sub如图双击MSC_Software如图设置2中的0.005为ADAMS仿真步长，1中的batch可以自己试着设置一下设置Simulink的仿真步长，Simulink的仿真步长一定要和ADAMS中的仿真步长一致点击绿色按钮开始仿真，adams_sub就是ADAMS在Simulink中的模型，输入motion为正弦信号，输出为part2质心的X坐标值。

ADAMS与Matlab联合仿真例子7.1ADAMS/Controls使用实例本实例以MA TLAB作为外部控制程序，以偏心连杆模型为例，讲解ADAMS与MA TLAB的联合仿真过程。

主要包括创建机械系统模型、模型参数设置、建立MA TLAB控制模型以及结果后处理四个步骤。

机械模型建立、模型参数设置这两步为了导出一个可在MA TLAB 软件Simulink 中使用的模块，这个模块包含了所建立ADAMS模型的信息参数，并有输入输出接口。

利用这个模块在MALTAB中建立控制系统，就可以控制ADAMS模型，在仿真结束后，可以直接在MA TLAB 中得到所需的数据结果进行后处理。

偏心连杆的形心与大地以铰链相连，连杆可以绕着铰链转动。

连杆右端连接有一个小球，由于小球的存在，使整个机构的质心与形心不重合，若在连杆左端没有力矩作用，连杆将做顺时针运动。

本例通过测量连杆运动的角速度、角度，对左端力矩的大小进行不断控制，最终使连杆相对平衡，即其角速度为零。

图7-22偏心连杆模型以下将详细介绍联合仿真的详细步骤。

通过本实例的学习，能够详细了解ADAMS软件与MA TLAB联合控制的使用方法。

7.2.1 创建机械系统模型1、设置单位启动ADAMS/View，选择新模型，在模型名输入MODEL_1。

选择菜单栏【Settings】→【Units】命令，设置模型物理量单位，将单位设置成MMKS，长度和力的单位设置成毫米和牛顿，如图7-23所示：图7-23设置模型物理量单位2、创建连杆单击几何工具包中的连杆按钮，将连杆参数设置为Length=400，Width=20，Depth=20，然后在图形区水平拖动鼠标，创建一个连杆，如图7-24。

图7-24创建连杆3、创建旋转副单击运动副工具包中的旋转副按钮，将旋转副的参数设置为1 Location和Normal to gird，单击连杆质心处的Marker点，将连杆和大地关联起来，如图7-25所示。

7.1机械夹紧机构建模使用实例机械系统建模实例将创建一种机械夹紧机构模型，是阿波罗登月计划中用于夹紧登月舱和宇宙飞船的十二个夹紧机构之一。

夹紧机构包括：摇臂（Pivot）、手柄（Handle）、锁钩（Hook）、连杆（Slider）和固定块（ground Block）等物体。

夹紧机构的工作原理是：如图7-1所示，在夹紧机构手柄（Handle）处施加一个作用力，驱动机构运动，使其锁钩（Hook）处产生十倍于作用力的夹紧力，用于夹紧登月舱和宇宙飞船。

夹紧机构的设计要求是：至少产生800N的夹紧力；施加在手柄上的力应不大于80N；释放手柄的力应最小；在振动环境中夹紧机构应安全可靠。

手柄Handle锁钩Hook图7-1 夹紧机构三维模型图以下将从创建几何构件、添加约束、添加载荷及结果后处理等几个方面详细介绍机械夹紧机构模型的建立。

通过本实例的学习，能够详细了解ADAMS软件设计流程及使用方法。

7.1.1创建几何构件1、创建新模型本实例将使用ADAMS/View的零件库、约束库和力库创建夹紧机构模型。

首先打开ADAMS/View，选择“Create a new model”，模型名称（Model Name）：Latch，点击OK，创建新模型完毕。

其它设置如图7-2所示：图7-2 创建新模型2、设置工作环境选择菜单栏【Settings】→【Units】命令，设置模型物理量单位，如图7-3所示：图7-3设置模型物理量单位选择菜单栏【Settings】→【Working Grid】命令，设置工作网格，如图7-4所示：图7-4设置工作网格3、创建设计点设计点是几何构件形状设计和位置定位的参考点。

本实例将通过设计点列表编辑器创建几何构件模型所需要的全部设计点。

选择并点击几何模型库（Geometric Modeling）中的点（Point），下拉菜单选择（Add to Ground）、（Don’t Attach），并单击Point Table列表编辑器，创建并生成Point_1、Point_2等六个设计点，如图7-5、图7-6所示：图7-5设计点列表编辑器图7-6创建设计点4、创建摇臂（Pivot）选择并点击几何模型库（Geometric Modeling）中的平板（Plate），设置平板厚度值（Thickness）为1，圆角半径（Radius）为1，用鼠标左键选择设计点：Point_1、Point_2、Point_3，按鼠标右键完成摇臂（Pivot）的创建，将其重新命名（Rename）为Pivot，如图7-7所示：图7-7创建摇臂5、创建手柄（Handle）选择并点击几何模型库（Geometric Modeling）中的连杆（Link），用鼠标左键选择设计点：Point_3和Point_4，完成手柄（Handle）的创建，将其重新命名（Rename）为Handle，如图7-8所示：图7-8创建手柄6、创建锁钩（Hook）选择并点击几何模型库（Geometric Modeling）中的拉伸体（Extrusion），选择“New Part”和“Clsoed”，拉伸体长度（Lengh）设为1，用鼠标左键选择表7-1所示的11个位置，按鼠标右键完成锁钩的创建，将其重新命名（Rename）为Hook，如图7-9示：表7-1锁钩节点坐标图7-9创建锁钩7、创建连杆（Slider）选择并点击几何模型库（Geometric Modeling）中的连杆（Link），用鼠标左键选择设计点：Point_5和Point_6，完成连杆（Slider）的创建，将其重新命名（Rename）为Slider，如图7-10所示：图7-10创建连杆8、创建固定块（Ground Block）选择并点击几何模型库（Geometric Modeling）中的长方体（Box），选择“On Ground”，使其与大地（Ground）固结在一起，按下图创建固定体用鼠标左键选择设计点：Point_5和Point_6，完成连杆（Slider）的创建，将其重新命名（Rename）为Slider，如图7-11所示：图7-11创建固定块7.1.2添加约束1、添加旋转约束副选择并点击约束库（Joints）中的旋转副（Revolute Joints）；选择“1 Location”（一个位置），“Normal To Grid”（垂直于工作网络），用鼠标左键选择Point_1，创建摇臂和大地的约束副；选择“2 Bodies - 1 Location”（两个物体一个位置），“Normal To Grid”（垂直于工作网络），选择摇臂和锁钩两个物体，左键选择Point_2，创建摇臂和锁钩的约束副；同理选择摇臂和手柄，位置为Point_3，手柄和连杆，位置为Point_5，创建摇臂和手柄、手柄和连杆的旋转约束副。

（完整版）Matlab与adams联合仿真+仿真结果动画的保存与后处理Matlab与adams联合仿真实例本实例以matlab为外部控制程序，使用PID算法控制偏心杆的摆动，使偏心杆平衡到指定位置。

1.在adams/view中建立偏心杆模型图1 偏心杆模型1)新建模型如图所示，将Units设置为MMKS。

设置自己的Working Directory，这里设置为C:\adams\exercise。

点击OK按钮。

图2 新建模型对话框2)创建连杆设置连杆参数为Length=400,Width=20,Depth=20,创建如图所示的连杆。

图3 创建连杆3)创建转动幅在连杆质心MARKER点处创建转动幅，旋转副的参数设置为1Location和Normal To grid将连杆与大地相连。

图4 创建转动幅4)创建球体球体选项设置为Add to part，半径设置为20，单击连杆右侧Marker点，将球体添加到连杆上图5 创建球体5)创建单分量力矩单击Forces>Create a Torque(Single Component)AppliedForces，设置为Space Fixed，Normal to Grid，将Characteristic设置为Constant，勾选Torque并输入0，单击连杆，再点击连杆左侧的Marker点，在连杆上创建一个单分量力矩。

图6 创建单分量力矩2.模型参数设置1)创建状态变量图7 新建状态变量点击图上所示得按钮，弹出创建状态变量对话框，创建输入状态变量Torque，将Name 修改为.MODEL_1.Torque。

图8 新建输入状态变量Torque再分别创建状态变量Angel和Velocity（后面所设计控制系统为角度PID控制，反馈变量为Angel，Velocity为Angel对时间求导，不需要变量Velocity，这里设置Velocity是为了展示多个变量的创建）。

adams和matlab的联合仿真⼼得经过反复查阅资料和⽆数次尝试，终于初步实现了adams和matlab的联合仿真，放在这⾥，⼀为备忘，⼆为纪念。

＊:\MSC.Software\MSC.ADAMS\2005\controls\examples中的ball_beam为例，以下为详细步骤：1、将ball_beam⽂件夹拷贝到任⼀位置，在adams/aview中以"importa file"打开"ball_beam.cmd"。

2、假定已经完成adams的建模、约束和⼒的添加。

3、创建输⼊状态变量：my_torquebuild ->state elements ->state varilable ->new:在name栏内填写“my_torque”。

ok退出。

在主界⾯中需要连接输⼊状态变量的⼒矩标⽰上右点选择"Torque:*** ->modify",在function栏后点击"function builder"按钮，填写函数VARVAL(.ball_beam.my_torque),然后ok退出。

⾄此，完成了“从 my_torque 中获取⼒矩值”的关键⼀步，控制软件matlab到adams的输⼊通道构建完毕。

4、检验定义的状态变量：build ->state elements ->state varilable ->modify中选取my_torque,在F(time..)栏任意填写⼀给定，在主界⾯右点然后使⽤“measure"进⾏某参数值的量测，进⾏仿真判断输出变量设置，完成后改回零值。

5、创建输出状态变量：my_angle, my_positionbuild ->state elements ->state varilable ->new:在name栏内填写“my_angle”。

以电动助力转向的联合仿真实现为例，看看怎么联合起来的4.3 ADAMS-MATLAB联合仿真实现ADAMS提供了两种实现机电一体化联合仿真的方法。

一种方法是利用ADAMS 提供的控制工具箱（Control Toolkit）来实现控制等电气系统与机械系统的联合仿真。

控制工具箱提供简单的线性控制模块和滤波模块，可以方便地实现前置滤波、PID控制和其他连续时间单元的模拟仿真。

对于较为简单的控制问题，可以直接在样机模型中添加控制模块，搭建控制系统，完成机电一体化联合仿真。

另一种方法是使用ADAMS/Control模块来实现，利用ADAMS/Control模块可以实现将在ADAMS中建立的样机机械模型与MATLAB、EASY5、MATRIX等软件中建立的电气模型联合起来，实现机电一体化联合仿真。

由于在MATLAB/Simulink中进行电气控制系统建模非常方便，很适合建立比较复杂的控制系统模型，所以本文使用ADAMS/Control模块来将在ADAMS/Car中建立的整车模型与在MATLAB/Simulink中建立的电动助力转向系统模型联合起来，完成整个机电一体化联合仿真。

仿真的过程中，会在ADAMS/Car和MATLAB/Simulink中形成回路[31]，如图4-10所示：图 4-10 ADAMS/Car和MATLAB/Simulink联合仿真回路图中，Control Application即在MATLAB/Simulink中建立的电动助力转向系统。

ADAMS/Car中的整车模型输出车速及方向盘扭矩，作为MATLAB/Simulink中建立的电动助力转向系统的输入，电动助力转向系统输出齿条助力，作为整车模型的输入，在仿真的过程中的每个采样时刻信号在两个软件之间进行交换一次。

本文实现联合仿真的过程如下[32][33][34]：1. 要定义好整车模型的输入输出：（1）建立输入,在建立转向系统模板时提到要在Template Builder模式下建立状态变量rack_ assist_ force，使用VARVAL函数，使VFORCE取状态变量rack_ assist_ force的值，即VFORCE的函数值设为VARVAL（._rack_pinion_steering.rack_assist_force），再建立一个名为“control”的Plant_ Input，使用状态变量rack_ assist_ force。