[发明专利]机电联合仿真方法

说明书

本发明涉及一种机电联合仿真方法。其特征是，在UGNX下设计机电产品的机械部分，在Matlab/Simulink下设计电气部分，然后两者进行联合仿真，分析几点产品的动态特性。本发明使用联合仿真,可以将机械部分的物理特性和动力学特性更加全面地反映到控制系统中,使机电系统仿真的可信度更高。

技术领域

本发明涉及一种机电联合仿真方法。

背景技术

随着市场需求的提升和科学技术的突飞猛进，机电产品设计开发的要求也越来越高。传统的开发往往采用实物验证方法，研究周期长、费用高、效率低，已经不能够满足现代设计的快速性和多样性要求，无法应对复杂多变的市场需求，因此根据系统动态性能指标要求来设计产品，从系统的角度优化设计各部分，才能设计出性能优良的产品，满足日益激烈的市场竞争和愈加苛刻的技术要求，所以构建机电一体化联合仿真平台，对产品开发有着战略性意义。传统的机电一体化仿真，往往采用刚性电机或者理想电机，随着机电产品向高速、高精度方面的发展，故有必要搭建机电系统的动态仿真平台，在机电系统设计初期就考虑系统的动态特性。

发明内容

根据以上现有技术中的不足，本发明要解决的技术问题是：提供一种可以进行联合仿真的机电联合仿真方法。

本发明所提供的机电联合仿真方法，其特征是，在UGNX下设计机电产品的机械部分，在Matlab/Simulink下设计电气部分，然后两者进行联合仿真，分析几点产品的动态特性。

UGNX下的设计步骤是首先设计机械结构，然后进行机械结构运动学仿真，然后进入动力学协同仿真环境，然后设置输入驱动转矩的转动副，然后设置需要输出的检测参数，然后设置输入/输出的接口，然后求解得到Matlab/Simulink所需要的信息交互mdl文件；Matlab/Simulink下的设计步骤是首先选择电机类型，然后构建驱动器及控制策略，然后对电机位置、速度进行仿真，然后设置输出接口，然后添加UGNX下生成的机械结构模块，然后分析各种参数；

UGNX下的设计具体步骤是UGNX采用8.0版本，

1)启动UGNX，在“文件→实用工具→用户默认设置→运动分析→分析→ReccurDyn”中,“控制/动力学→MATLAB可执行文件”，通过浏览找到matlab.exe,确定后重新启动UGNX，使环境变量起作用；

2)在UG的建模环境下建立一圆柱，直径50mm高度100mm，基点为绝对坐标(0,0,0)，轴向为Z方向，材料默认；通过“分析→测量体”测量圆柱的惯性矩Izc为480.48205267Kg.mm^2；也可手动计算转动惯量，对于圆柱形转动惯量，计算公式为其中M为圆柱体质量，可直接在软件中测量，其值为1.537542569Kg，D为圆柱体直径50mm，计算可得转动惯量为0.000480482kg·m²，与测量值一样；

3)进入Motion模块，选择“动力学”分析类型，高级解算方案选择“协同仿真”；

4)设置连杆，质量属性选择“自动”，系统会自动计算连杆的质心及转动惯量，其中Izz为480.482052673953Kg.mm^2，Izz为绕z轴的转动惯量，该值与步骤2)测量及计算的Izc值相同；

5)设置运动副J001，选择旋转副，连杆为上述连杆，原点为连杆的圆心，也就是(0,0,0)点，矢量方向为Z方向；

6)添加两个Plant输入：Pin_fuzai与Pin_T，前者是负载转矩，后者是电机的输出转矩，也就是机械系统的输入转矩；