基于NX与Matlab／Simulink的协同仿真与应用

本资料包含pdf文件1个，下载需要1积分

Ooi：1 0.3969/J.issn.1 009-01 34.201 3.03(下).1 90 弓I言 1 NX与Simulink协同仿真流程传统的机电产品设计中，机械结构设计和控 Nx与Mat1ab/Simu1ink实现协同仿真的流程如制系统设计是各自独立的，分别采用功能不同的 下：软件进行设计 、调试和试验，最后通过物理样 1)在Nx中完成机械结构的设计。

机，进行机械结构和控制系统的联合调试，如果 2)在Nx用户默认设置中指定可执行文件发现问题，需要各自分别修改，然后再进行物理 matlab.exe的位置 (文件-用户默认设置-运动分样机的制造和调试，这需要较长的开发周期Ⅲ。 析-分析)，并设置采样时间为0·001。

NX是当今世界最先进的CAD/CAM/CAE三维 3)设置协同仿真环境。产品的机械结构设计集成化软件之-，为用户提供了-整套集成的、 完成后，进入Nx的运动仿真拈，指定动力学分全面的产品开发解决方案，用于产品设计、分析 析，高级解算方案选择协同仿真。

和制造，广泛应用于航空航天、汽车、通用机械 4)设置控制，动态解决方案♀算方案类型选和电子等工业领域。SimulinkMATLAB中的- 择常规驱动，分析类型选择控制/动力学。

种可视化仿真工具，它提供了-个动态系统建 5)根据具体情况创建运动副、连杆、标记点模、仿真和综合分析的集成环境，被广泛应用于 (Marker)、传感器等，传感器必须依靠标记点控制理论和数字信号处理的复杂仿真和设计，是 才能把信息通过工厂输出传递给控制系统。

常用的控制系统设计软件之-。 6)创建工厂输入。工厂输入是Simulink控利用Nx与SimuliI1k的协同仿真，可以将机械结 制系统输出到Nx机械机构信息的容器，Simulink构与控制系统设计仿真软件有机结合起来，然后对 中的控制系统把生成的输出信号保存在工厂输入系统进行协同分析，直到获得满意的设计效果，这 中，工厂输入可以是力、扭矩等。

大大的提高了设计效率，缩短了开发周期，降低了 7)通过函数管理器把工厂输入作为运动幅的驱开发产品的成本，获得了优化的系统整体性能。 动，也可作为力或扭矩添加到系统中，控制系统是通本文介绍了NX与Ma.tlab/Simu1ink协同仿真的 过包含工厂输入的运动函数来驱动机械结构的。

方法，通过该方法，可充分发挥软件各自的特长， 8)创建工厂输出。工厂输出是包含机械结为复杂机电产品设计仿真提供-集成化平台。 构的状态信息的容器，通过函数管理器可以把位收稿日期：2012-10-19基金项目：国家自然科学基金资助项目 (50905100)作者简介：李玉胜 (1976-)， 男，山东昌禾人，讲师，硕士，主要从事先进制造技术方面的研究。

64 第35卷 第3期 2013--03(下) l 訇 化移、速度、加速度、传感器、表达式等信息输出到Simulink中的控制系统。并把工厂输出添加到解算方案中，否则无法进行下-步。

9)求解解算方案。在求解对话框中协同仿真的主机程序要选择Simulink，此时在仿真文件 .sim目录下会生成两个m文件，Plant.m与PlantIO.m。

10)在Simulink中创建控制系统模型( .mdl文件)，该文件表示了控制系统的行为，模型中留下空白区域，以便在控制系统集成的时候这里放置代表机械结构的NX工厂块 (NXMotion PlantBlock) 。

11)在Matlab中，设置当前 目录为-Plant.m与 PlantIO.m所在目录，运行Plant.m得到如图1中所示的NXMotion Plant Block，把它拖到上-步创建控制系统模型中，并用信号线与其上下游方框图连接，最终如图l所示。设置NXMotion Plant Block中的NX Motion Plant的NXMotionstep为1000。

12)运行Simulink控制系统仿真。设置仿真时间，运行协同仿真，在此过程中NX与Simulink会发生多次信息交互。

13)结果可视化输 出。在NX中显示模型动画，观察集成系统的行为，在NX中或者Excel中绘制各种信息的分析图表。

2 NX与Simulink信息传递上面第12)步时运行协同仿真，实现Nx与Simulink的信息传递。在进行协同仿真之前，需要在Nx中设置模型的工厂输入和工厂输出，工厂输出是NX中机械结构信息的输出，工厂输入是Simulink中的控制信息输入到机械结构中，其信息传递如图2所示，通过定义工厂输入和工厂输出，实现Nx与控制程序之间的闭环控制，即从Nx输出信号进入控制程序的同时，控制系统也输出信号到Nx中。以上行为是通过NXMotion Plant Block框图图1 Simulink中Delta机器人运动学控制模型来实现的，其内部结构如图3所示，其含义如下：I I.------ I图2 NX与Simulink信息传递1)Pinal、Pin-a2、Pina3是在NX/Motion环境中定义的工厂输入，把Simulink中的控制信息输入到NX中，用以控制机械结构运动。

3)NXMotion-inputs：把数据信息从NX中的RecurDyn传输给Matlab。

5)NXMotion-outputs：把数据信息从Matlab传输给NX中的RecurDyn求解器。

7)最右边的-列是工厂输出，在NX/Motion中定义的控制系统要输出给机械结构的信息容器口 。

鲁 图3 NXMofion P1ant Block图4 Delta机器人及输送带模 型3 Delta机器人运动学协同仿真Delta机器人是-种具有3个平动 自由度的高速并联机器人，它是由三组完全相同摆动杆机构连接定平台 (上正三角形)和动平台 (下正三角形 )的空间机构，每组摆动杆机构均由驱动杆和从动杆 (四个球铰与杆件组成的平行四边形)组成，驱动杆与定平台之间通过转动副连接，从动杆与动平台通过转动副连接。由于结构比较复杂，其位置分析也复杂。Delta机器人及工件输送带模型如图4所示。

下转第71页第35卷 第3期 2013-03(下) 65务l 訇 化5 结束语本项目参阅并借鉴国内外智能机器手无伤抓取理论和实验成果，大胆提出并应用了-种基于压阻原理的新型触滑觉传感器。该类触滑觉传感器以机械手抓密封腔内气压的变化为信号，将被抓物体与机器手爪相互作用时产生的接触、滑动等气压变化的信号转变为电压信号；经过多次的实验证明，该传感器可以采集到较理想的信号，从而为抓取力度的控制和无伤抓取提供新的理论依据。