Mô hình hóa và mô phỏng hệ cơ học 3D trong môi trường Simulink Nguyễn Thị Cẩm Lai Trường Đại học Công nghệ Luận văn Thạc sĩ ngành: Cơ học kỹ thuật; Mã số: 60 52 02 Người hướng dẫn: TS.
Trang 1Mô hình hóa và mô phỏng hệ cơ học 3D trong
môi trường Simulink Nguyễn Thị Cẩm Lai
Trường Đại học Công nghệ Luận văn Thạc sĩ ngành: Cơ học kỹ thuật; Mã số: 60 52 02
Người hướng dẫn: TS Trần Dương Trí
Năm bảo vệ: 2011
Abstract: Giới thiệu về phần mềm simmechanics Nghiên cứu một số mô hình 3D đẫ
được mô phỏng trên Simmechanics như: mô hình hệ 4 thanh lấy dữ liệu Body có sẵn,
mô hình một băng tải cơ học, robot 6 bậc tự do Tìm hiểu mô hình hóa và mô phỏng
một số hệ thống thực tế: Mô phỏng con lắc 2 bậc tự do, cách tay robot 5 bậc tự do
Keywords: Cơ học kỹ thuật; 3D; Mô hình hóa; Simulink
Content
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
Trang 22
Chương 1 - GIỚI THIỆU PHẦN MỀM SIMMECHANICS
1.1 Thư viện Body
1.2 Thư viện Constraints và Drivers
1.3 Thư viện Joint
1.4 Thư viện Sensor & Actuator
1.5 Thư viện Utilities
1.6 Liên kết các khối và tạo mô hình
Chương 2 - MỘT SỐ MÔ HÌNH MÔ PHỎNG 3D SỬ DỤNG SIMMECHANICS
2.1 Mô hình con lắc 2 bậc tự do
2.2 Mô hình hệ 4 thanh lấy dữ liệu Body có sẵn
Chương 3 - THỰC HÀNH MÔ PHỎNG CÁNH TAY ROBOT 5 BẬC TỰ DO
3.1 Vẽ các chi tiết bằng SolidWorks
3.2 Mô phỏng trên SimMechanics
3.3 Mô hình sau khi mô phỏng
KẾT LUẬN
Luận văn này đã trình bày lại hướng dẫn sử dụng từng khối cho người mới dùng SimMechanics
Bên cạnh đó, luận văn cũng đã nêu chi tiết việc thiết lập một hệ thống cánh tay robot từ bước
mô hình hóa đến mô phỏng hoạt động của toàn bộ hệ thống
References
Tiếng Việt
Nguyễn Văn Khang (2007), Động lực học hệ nhiều vật, NXB KHKT, Hà Nội
Nguyễn Phùng Quang (2004), Matlab và Simulink, NXB KHKT, Hà Nội
Tiếng Anh
A A Shabana (2001), Computational Dynamics, John Wiley&Sons, New York
Bishop, R H (1993), Modern control systems analysis and design using MATLAB,
Addison-Wesley, United States
SimMechanics Getting Started Guide
SimMechanics User’s Guide
SimMechanics Visualization and Import Guide