主要内容

设计系统金宝app

基于模型的设计范式以物理组件和系统的模型为中心,作为设计、测试和实现活动的基础。本教程将设计好的组件添加到现有的系统模型中。

打开系统模型

该模型是一个平面机器人,可以在两个轮子的帮助下移动或旋转,类似于家用吸尘机器人。在MATLAB®命令行中输入:

open_system (“system_model.slx”

本教程分析了此系统并为其添加了功能。

识别设计的组件和设计目标

设计目标的明确是完成设计任务的关键的第一步。即使是一个简单的系统,也可能存在多个甚至相互竞争的设计目标。考虑示例模型的这些目标:

  • 设计一个控制器,可以改变力输入,使车轮以期望的速度转动。

  • 设计使设备按预定路径移动的输入。

  • 设计传感器和控制器,使设备遵循一条线。

  • 设计规划算法,使得设备使用最短的路径达到某个点,同时避免障碍物。

  • 设计一个传感器和算法,让设备在避开障碍物的同时移动特定区域。

本教程设计一个警报系统。您可以为测量到障碍物距离的传感器确定参数。一个完美的传感器可以精确地测量到距离障碍物的距离。警报系统以固定的间隔对这些测量值进行采样,因此输出值始终在测量值的0.05 m以内。该系统及时发出警报,让机器人在撞上障碍物前停下来。

使用模拟分析系统行为

新组件的设计需要分析机器人的线性运动以确定:

  • 当换行车轮的电源时,机器人可以在顶级速度行驶多远

  • 机器人的最高速度

使用启动运动的力输入运行模型,等待直到机器人达到稳定的速度,然后将输入力设置为零:

  1. 在模型中,双击输入子系统。

  2. 删除已有的步骤输入,并添加一个脉冲发生器堵塞。

  3. 设置脉冲发生器堵塞:

    • 振幅:1

    • 时期:20.

    • 脉冲宽度:15.

    这些参数旨在确保达到顶峰。您可以更改参数以查看其效果。

  4. 运行模型20秒。

第一个范围表明,在时间切断电源时,速度迅速开始下降3.。然后渐近的速度接近零,但并不完全达到它。这是建模的限制;没有外力的低速时动态需要更复杂的表示。然而,对于这里的目标,可以进行近似。放大位置信号。

当时3.,机器人的位置约为0.55米。当模拟结束时,位置小于0.71米。可以安全地说,在切割电源后机器人小于0.16米。

找到最高速度:

  1. 缩放在时间速度输出的稳定区域,从1 s到3 s。

  2. 再次点击缩放按钮,离开缩放模式。单击光标测量按钮

  3. 将第二光标设置为速度曲线为平坦的区域。

价值光标测量面板表示机器人的顶速为0.183米/秒。为了计算机器人行驶0.05米所需的时间,将0.05米分为0.183米/秒。你得到0.27秒。

设计组件和验证设计

传感器设计由以下组件组成:

  • 测量机器人与障碍物之间的距离 - 此示例假定测量是完美的。

  • 警报系统测量距离的时间间隔—为了使测量误差保持在0.05 m以下,采样间隔必须小于0.27秒。使用0.25秒。

  • 传感器产生警报的距离 - 分析表明,速度慢,距离障碍物0.16米。实际的警报距离还必须从离散测量,0.05米考虑到错误。

添加设计的组件

构建传感器:

  1. 如图所示,使用端口创建子系统。

  2. 构建距离测量子系统。在Sensor模型块中,使用减去数学函数有功能^ 2级,√6块如图所示。请注意输入端口的重新排序。

  3. 模型抽样。添加A.零阶持有块从离散库到子系统并设置采样时间参数到0.25

  4. 模拟警报逻辑。添加A.比较恒定的从逻辑和位操作库中块并设置参数:

    • 操作员<=

    • 恒定值0.21

    • 输出数据类型布尔

    这个逻辑块将其输出设置为1当它的输入小于等于时0.21

  5. 完成连接块。

验证设计

用障碍物位置测试设计X = 0.65, y = 0使用常数块作为传感器模型子系统的输入。此测试验证X方向的设计功能。您可以为不同的路径创建类似的测试。此模型仅生成警报。它不控制机器人。

  1. 设置障碍物的位置。添加两个常数块将常量值设置为0.650.。将机器人的位置输出连接到传感器的输入。

  2. 将范围添加到警报输出。

  3. 运行模型。

观察警报状态变为1一旦该位置在障碍物位置的0.21米范围内,满足该组件的设计要求。

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