Kniha "Modelování mechatronických systémů v Matlab/SimMechanics" se zabývá počítačovým modelováním v prostředí Matlab/SimMechanics. Toto rozšíření Simulinku bylo vytvořeno pro řešení kinematiky a dynamiky soustav tuhých těles (MBS - multi body system). Relativně snadno zde můžeme modelovat i velmi složité prostorové mechanismy jako jsou průmyslové roboty, části automobilů a letadel, výrobní stroje apod. Tyto modely lze jednoduše propojit s bloky klasického Simulinku a vytvářet tak komplexní modely (např. elektromechanické, tepelně-mechanické, mechatronické a jiné). Zásadním přínosem SimMechanics je automatická tvorba modelu, kdy uživatel zadává pouze geometrii a vlastnosti těles a vazeb mezi nimi. Odpadá tak často značně náročný proces "ručního" odvození pohybových rovnic, úspora času je významná a je možné řešení řádově složitějších problémů.

Obsah knihy vychází z několikaletých zkušeností s výukou modelování v Simulinku a SimMechanics. Zaměřuje se na teoretické základy, které jsou pro úspěšné zvládnutí SimMechanics podstatné, a následně na konkrétní problémy formou řešených úloh. Kniha "Modelování mechatronických systémů v Matlab/SimMechanics" je vhodným doplňkem "helpu", nikoli jeho překladem.

V první kapitole je představen SimMechanics, uvedeny základní souvislosti, diskutovány možnosti použití a jsou zodpovězeny FAQ. Druhá kapitola se zabývá základy prostorové kinematiky, která většinou nebývá zařazena v kurzech mechaniky magisterských oborů a je pro pochopení simulace mechanismů v 3D klíčová. Ve třetí kapitole je zmíněna otázka dynamiky MBS, zvláště s ohledem na současné trendy v této oblasti. Čtvrtá kapitola se zabývá základními pojmy a principy stavby mechanického modelu v SimMechanics a jeho propojení s modely jiné fyzikální podstaty (elektrický, tepelný, hydraulický, řídící a jiné). V páté kapitole jsou pak uvedena řešení některých pokročilejších problémů jako jsou linearizace, hledání rovnovážné polohy (trimming), valení a tření. Pozornost je také věnována vizualizaci chování systému v prostředí virtuální reality s využitím VRML Toolboxu. Šestá kapitola obsahuje řešené úlohy od velmi jednoduchých po komplexní. Jedná se např. o problémy: Mechanický oscilátor, Let rakety s úbytkem paliva, Špalíková brzda, Přímá a inverzní kinematika manipulátoru a jeho vizualizace, Dynamika rotorové soustavy a další. Všechny modely jsou zdokumentovány a jsou přístupné ze sekce "Download".

Kniha "Modelování mechatronických systémů v Matlab/SimMechanics" je určena studentům, akademickým pracovníkům a inženýrům, kteří se zabývají modelováním v Matlab/Simulink. Zájemcům o modelování mechanických systémů poskytne informaci o možnostech SimMechanics a případně usnadní počáteční úsilí nutné k jeho zvládnutí.

Stručný obsah

1. Úvod, FAQ, strategie využití SimMechanics
2. Prostorová kinematika
3. Dynamika MBS
4. Základy SimMechanics
5. Pokročilejší problémy v SimMechanics
6. Řešené úlohy

Download

• podrobný obsah - ve formátu PDF
• ukázka knihy - ve formátu PDF

• update - zatím žádný není

• Modely ve formátu MDL - zazipováno [0,4 MB]

Recenze lektorů a reakce čtenářů

• zatím žádné nejsou

Odkazy

• stránky autora
• www.humusoft.cz - HUMUSOFT - dodavatel prostředí MATLAB a jeho nadstaveb

Keywords

• obsah knihy
  Úvod, Motivace: dvojité kyvadlo, Odvození pohybové rovnice a model v Simulinku, Model v prostředí SimMechanics, O tomto textu, O SimMechanics, Charakteristika SimMechanics, FAQ – charakteristika SimMechanics pomocí odpovědí na často kladené otázky, Příklady využití modelu v SimMechanics, Prostorová kinematika, Popis orientace tělesa v prostoru, Rotační matice, Derivace rotační matice, Eulerovy úhly, Homogenní souřadnice, Motivace, Definice, Prostorové transformace s použitím homogenních souřadnic, Základní úlohy kinematiky, Přímá úloha kinematiky, Nepřímá úloha kinematiky, Dynamika MBS, Systémy se soustředěnými a rozloženými parametry, Modelování dynamiky MBS, Postup modelování, Klasický přístup a základní metody pro sestavení matematického modelu, Automatická tvorba matematického modelu, Některé aspekty dynamických formalismů, Charakteristika dynamického formalismu v SimMechanics, Základní úlohy dynamiky, Základy SimMechanics, Základní pojmy, Klasifikace vazeb mezi tělesy v MBS, Vazby v SimMechanics, Definice působení ve vazbě, Topologie modelu, Počet stupňů volnosti, Poznámky k tvorbě modelu, Doporučený postup modelování, Relativní poloha bodů na tělese pomocí „Adjoining“, Počáteční stav soustavy při inverzní kinematické úloze, Propojení SimMechanics a Simulink, Poznámky k některým blokům SimMechanics, Přehled bloků SimMechanics, Správné chápaní multi-primitive joints, Vlastnosti bloku Body Sensor, Reakční síly a momenty měřené blokem Joint Sensor, Typy analýz v SimMechanics, Další poznámky, Pokročilejší problémy v SimMechanics, Rovnovážná poloha mechanismů (Trimming) a linearizace modelu, Nalezení rovnovážné polohy, Příklad: Kyvadlo s torzní pružinou (1dof), Linearizace dynamického modelu, Modelování valení, Zadání problému a definice valivé vazby v SimMechanics, Valení bez prokluzu, Valení s možným prokluzem, Modelování smykového tření, Základní teorie a simulace, Joint Stiction Actuator, Vizualizace mechanismů ve VRML, Tvorba modelu VRML, Prostorové transformace ve VRML, Dva typy VRML modelů a jejich propojení se SimMechanics, Implementační poznámky, Řešené úlohy, Fyzikální kyvadlo, Odvození pohybové rovnice a model v Simulinku, Model v prostředí SimMechanics, Mechanický oscilátor (1dof), Odvození pohybové rovnice a model v Simulinku, Model v prostředí SimMechanics, Mechanický oscilátor (2dof), Let rakety s úbytkem paliva, Přímá úloha kinematiky rovinného manipulátoru RRR, Inverzní kinematika rovinného manipulátoru RRR, Přímá úloha kinematiky čtyřkloubového mechanismu, Vizualizace rovinného manipulátoru RRR, Propojení simulace s VR modelem s nezávislými tělesy, Propojení simulace s VR modelem se stromovou strukturou, Paralelní mechanismus, Špalíková brzda (modelování smykového tření), Naviják a břemeno na laně, Odvození rovnic pro model v Simulinku, Model v SimMechanics, Vačka, Model rotační vazby s omezením, Zadání, Lineární visko-elastický model kontaktu, Volba parametrů k a b, Implementace v SimMechanics, Těžký gyroskop, DC motor připojený na klikový mechanismus, Rotorová soustava, Dynamika fotbalového robota, Řízení inverzního kyvadla (1 dof), Lineární model analyticky, Lineární model s pomocí SimMechanics, Řízení a testování, Řízení nestabilního dopravního prostředku, Vytvoření modelu v SimMechanics, Linearizace a návrh řízení
• rejstřík knihy
  abstraktní modelová soustava, acyklický graf, Adjoining, analýza Trimming, automatické sestavení matematického modelu, automatický návrh dynamického modelu, blok Environment, Continuous Angle, Custom Joint, cutting loops, cyklický graf, deskriptorovaný tvar, detekce kolizí, dimenze úlohy, Disassembled Revolute, dynamický formalismus, Eulerovy úhly, export modelu z 3D CAD systému, Gear Constraint, inverzní úloha kinematiky, inverzní úloha dynamiky, numerické řešení, Jakobián, Joint Sensor, Joint Stiction Actuator, kinematické buzení, kinematicky pasivní vazba, kinematicky redundantní člen, Linear Driver, linearizace modelu, metoda redukce, minimální forma, model analytický, analytický přístup, elektrický, lineární, matematický, nelineární, parametrický, stavový, modelování valení, omezení akčního momentu, omezení ve vazbě, ortogonální matice, otevřený kinematický řetězec, otevřený strom, Parallel Constraint, parametry modelu, PID regulátor, počáteční nastavení mechanismu, počet stupňů volnosti, pohybová rovnice, Point-Curve Constraint, primitiv, pružná spojka převod, přímá úloha dynamiky, přímá úloha kinematiky, působení kinematické, reakční síly a momenty, reálný technický objekt, redundantní manipulátor, regulátor, relativní souřadnice, roll-pitch-yaw, RotationMatrix2VR, rozpojení vazeb, singularita, singulární poloha, soustava s rozloženými parametry, stavové řízení, stromová struktura, teorie rázu těles, topologie, transformační matice manipulátoru, Trimming, tření, suché (smykové, Coulombovské), viskózní, tvrdý zdroj, uzavřená smyčka, uzavřený řetězec, Variable Mass Actuator, vazba jednostranná unilaterální rheonomní s pasivními odpory sférická skleronomní, VR Sink, VRML, model s jednotlivými tělesy, model se stromovou strukturou, výpočet pasivních odporů, výpočet stupňů volnosti, výpočet vazebných sil, 3D video