MÔ HÌNH HÓA VÀ MÔ PHỎNG HỆ CƠ HỌC 3D TRONG MÔI TRƯỜNG SIMULINK

Ngày nay, cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ, các hệ thống máy móc được phát minh và cải tiến hàng ngày. Cùng với nó là hệ thống các phần mềm mô phỏng cũng được sinh ra để đáp ứng nhu cầu tiết kiệm chi phí sản xuất, giảm giá thành đáng kể và tăng tính cạnh tranh cho sản phẩm. Trong đó, Simulink là một môi trường hoàn hảo đáp ứng tốt các yêu cầu mô phỏng của người sử dụng với một khối lượng thư viện khá phong phú và đầy đủ.

Trong luận văn này, tôi đề cập chủ yếu đến phần mềm SimMechanics - một thành phần của Simulink. Phần mềm SimMechanics là một môi trường mô hình hóa biểu đồ khối cho thiết kế kỹ thuật và mô phỏng của hệ vật rắn và các hoạt động của chúng, sử dụng tiêu chuẩn động học Newton về lực và moment.

Phần mềm SimMechanics có thể mô hình hóa và mô phỏng được các hệ cơ học với một hệ thống công cụ để xác định các vật với đặc điểm về khối lượng, hoạt động của chúng, động học và các hệ tọa độ. Nó giúp người sử dụng có thể miêu tả một hệ cơ học bằng một hệ thống sơ đồ khối được liên kết với nhau, giống như các mô hình Simulink khác và cũng có thể kết hợp với các hệ con khác.

Các công cụ của phần mềm SimMechanics trình bày và biểu diễn sống động các hình học máy 3-D, trước và trong suốt quá trình mô phỏng.

Bên cạnh việc mô phỏng bằng phần mềm SimMechanics và tính toán bài toán động học thuận cho mô hình, việc tiếp cận giải bài toán động học ngược cũng là vấn đề cần làm để việc mô hình hóa và mô phỏng được đầy đủ và hoàn thiện hơn, đáp ứng được những yêu cầu đặt ra trong thực tế, ví dụ đối với các hệ thống máy cắt gọt, máy khoan theo hình dạng yêu cầu của người sử dụng.

NỘI DUNG:

Chương 1 - GIỚI THIỆU PHẦN MỀM SIMMECHANICS.............2

1.1 Thư viện Bodies ………………………………………………………….2.

1.1.1 Khối Body ………………………………………………………………………2

1.1.2 Khối Ground……………………………………………………………………6

1.2 Thư viện Constraints và Drivers………………………………………….7

1.2.1 Khối Angle driver………………………………………………………………7

1.2.2 Khối Distance Driver………………………………………………………….8

1.2.3 Khối Linear driver……………………………………………………………..9

1.2.4 Khối Velocity Driver…………………………………………………………..10

1.2.5 Khối Point - curve driver……………………………………………………..12

1.2.6 Khối Parallel constraint………………………………………………………14

1.2.7 Khối Gear constraint………………………………………………………….15

1.3 Thư viện Joint…………………………………………………………………….16

1.3.1 Khối Prismatic…………………………………………………………………16

1.3.2 Khối Revolute………………………………………………………………….19

1.3.3 Khối Spherical…………………………………………………………………20

1.3.4 Khối Planar…………………………………………………………………….21

1.3.5 Khối Univesal………………………………………………………………….22

1.3.6 Khối Cylindrical……………………………………………………………….23

1.3.7 Khối Gimbal……………………………………………………………………25

1.3.8 Khối Custom Joint……………………………………………………………26

1.3.9 Khối Weld……………………………………………………………………...27

1.3.10 Khối Telescoping……………………………………………………………28

1.3.11 Khối In-Plane……………………………………………………………….29

.3.12 Khối Bushing…………………………………………………………………30

1.3.13 Khối Bearing……………………………………………………………….31

1.3.14 Khối Six-DoF……………………………………………………………….32

1.3.15 Khối Screw………………………………………………………………….33

1.4 Thư viện Sensor & Actuator……………………………………………35

1.4.1 Khối Body Actuator…………………………………………………………35

1.4.2 Khối Joint Actuator…………………………………………………………36

1.4.3 Khối Driver Actuator………………………………………………………39

1.4.4 Khối Body sensor………………………………………………………40

1.4.5 Khối Joint Sensor………………………………………………………42

1.4.6 Khối Constraint & Driver sensor……………………………………47

1.4.7 Khối Joint Initial Condition Actuator………………………………49

1.4.8 Khối Joint Stiction Actuator………………………………………….50

1.5 Thư viện Utilities…………………………………………………………52

1.6 Liên kết các khối và tạo mô hình………………………………….54

1.6.1 Thiết lập Sơ đồ khối……………………………………………………54

Chương 2 - MỘT SỐ MÔ HÌNH 3D ĐÃ ĐƯỢC MÔ PHỎNG TRÊN

SIMMECHANICS………………………………………………..57

2.1 Mô hình hệ 4 thanh lấy dữ liệu Body có sẵn………………………57

2.1.1 Sơ đồ khối………………………………………………………………..57

2.1.2 Mô hình 3D……………………………………………………………...58

2.2 Mô hình một băng tải cơ học……………………………..………...58

2.3 Mô phỏng robot 6 bậc tự do………………………………..……….59

2.3.1 Sơ đồ khối………………………………..……………………………….59

2.3.3 Khối điều khiển……………………………………..……..……....60

2.3.4 Mô hình sau khi mô hình hóa và mô ……………………..……….61

Chương 3 - MÔ HÌNH HÓA VÀ MÔ PHỎNG MỘT SỐ HỆ THỐNG THỰC TẾ…….62

3.1 Mô phỏng con lắc 2 bậc tự do……………………………………..……..……........62

3.1.1 Sơ đồ khối……………………………………..……..……................................... .62

3.1.2 Mô hình 3D của con lắc 2 bậc tự do sau khi chạy………………………………........62

3.2 Mô phỏng cánh tay robot 5 bậc tự do……………………………….........................63

3.2.1 Tính toán động học cho cánh tay robot 5 bậc tự do……………………………........63

3.2.2 Bài toán động học ngược……………………………….......................................66

3.2.3 Mô hình hóa và mô phỏng cánh tay robot 5 bậc tự do……………………...........69

KẾT LUẬN……………………………………..……..…….........................................91

TÀI LIỆU THAM KHẢO………………………………..............................................92

LINK DOWNLOAD