simulink蹦极仿真报告.doc

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）
四、 实验过程中遇到的问题：
模型建立好后，进行仿真时，参数设置出了些问题；
仿真出波形后， 观察到仿真曲线的波峰与波谷处曲线很不光滑， 因此进行了仿真精度控制；
分析仿真结果时发现：蹦极者与地面之间的最小距离小于 0，也就是说蹦极者在此过程中会触地。 所以对此系统在不同的弹性常数下进行了仿真分析， 求出符合安全要求的弹性绳索的最小弹性常数。
五、仿真结果分析：
上图（b）为蹦极者与地面之间的距离。 从结果可看出， 对于体重为 70 kg 的
蹦极者，此系统是不安全的， 因为蹦极者与地面之间的距离出现了负值 （即蹦极
者在下落的过程中会触地，而安全的蹦极跳系统要求二者之间的距离应该大于
0）。因此，必须使用弹性系数较大的弹性绳索，才能保证蹦极者的安全。当然，
在蹦极者触地的情况下， 系统的动态方程会发生改变， 系统输出结果也将发生变
化。上图的仿真结果并没有考虑到这一点 （假定蹦极者距离地面足够大， 不会触
地）。
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六、总结：
本次仿真设计用到了很多数学建模和物理方面的知识，在自学了 simulink 的基
本知识后，选择了一个课题开始进行建模。在实际实现的过程中，发现问题、分
析问题、解决问题，培养了自己的学习能力和实验能力，也对 MATLAB里面的
simulink 功能有个进一步的认识和掌握。
附加：
1、仿真精度控制
根据对图 b 所示蹦极跳系统的仿真结果观察， 仿真曲线的波峰与波谷处曲线很不光滑。而从蹦极跳系统的数学方程分析可知， 系统的输出曲线应该是光滑曲线。造成这一结果的主要原因是： 对此系统仿真来说， 连续求解器的默认积分误差取值偏大。因此，只有设置合适的积分误差限，才能获得更好的仿真结果。对
蹦极跳系统的积分误差、最大仿真步长与起始仿真步长进行合适的设置，如图 2 所示。
图 2
然后对蹦极跳系统进行仿真， 其仿真结果如图 3 所示。从图中可以明显看出，减小系统仿真积分误差可以有效地提高系统的仿真性能， 使仿真输出波峰与波谷处的曲线变得比较光滑。
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图 3
2、蹦极跳系统的安全性分析
在上面系统模型中，蹦极者的质量 m= 70kg，重力加速度 g=10m/s 2 , 蹦极
者的初始位置 x(0) = -30 ，初始速度为 ，桥梁距离地面为 50m，弹
性绳索的弹性常数 k=20；其它的参数 a2＝a1＝1；按照如上的参数对此系统进行仿真的结果表明：对于体重为 70kg 的蹦极者，蹦极跳系统的弹力绳索不安全。因为在仿真过程中，蹦极者与地面之间的最小距离小于 0，也就是说蹦极者在此过程中会触地。 很显然，如果弹性绳索的弹性常数大于某个值。 此蹦极跳系统对于体重为 70kg 的蹦极者来说才可能是安全的。
下面使用命令行的方式对此系统在不同的弹性常数下进行仿真分析， 以求出符合安全要求的弹性绳索的最小弹性常数。 为了使用命令行方式对此系统进行分析， 首先利用 Outl 模块将此蹦极者的位置输出到 MATLA工作空间之中，如图 4 所示。
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图 4
编写 MATLAB脚本文件 bengji_cmd .m ，求最小弹性常数，程序如下图 5 所示：
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