【物理应用】基于Matlab模拟13自由度摩托车模型

简介: 【物理应用】基于Matlab模拟13自由度摩托车模型

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⛄ 内容介绍

“13 自由度摩托车模型”一个可以模拟摩托车行为的多体系统的实现。因此,假设摩托车由 6 个由关节连接的独立刚体组成。(它的属性由与 Yamaha FJR 1300 匹配的 56 个参数描述)。摩托车零件有后轮、后摇臂、主体、转向头、前叉和前轮。利用经典力学的欧拉-拉格朗日形式推导了13个二阶非线性常微分运动方程。这个包含 13 个二阶 ODE 的系统将摩托车的运动描述为骑手施加的力(发动机扭矩、转向扭矩、前/后制动力)的函数。线性化为 26 个耦合的一阶 ODE 这个方程组可以作为 RightHandSide 函数提供给 matlab 内置 ODEsolver 之一,计算时间 t 的 13 个广义坐标(q_i's)中的每一个的二阶导数(广义加速度)。通过这种方式,我计算了两种场景的模拟,一个特技和一个 stoppie。

⛄ 部分代码

function [] = createUIcontrols

   figure_handle = findobj('Tag','figure_handle');

   

       data = figure_handle.UserData;

       data.Play = 1;

       figure_handle.UserData = data;

   

  btnPause = uicontrol(figure_handle,'Style','pushbutton','String','Pause','Callback',@ PauseCallback,'OuterPosition',[38.8000  686.4000   34.0000   31.0000]);

   btnPlay = uicontrol(figure_handle,'Style','pushbutton','String','Play','Callback',@ PlayCallback,'OuterPosition',[5.0000  686.4000   34.0000   31.0000]);

   btnStop = uicontrol(figure_handle,'Style','pushbutton','String','Stop','Callback',@ StopCallback,'OuterPosition',[73.0000  686.4000   34.0000   31.0000]);


%%

function [] = PauseCallback(source,~)

dat = figure_handle.UserData;

dat.Play = 0;

figure_handle.UserData = dat;


end


function [] = StopCallback(source,~)

dat = figure_handle.UserData;

dat.Play = 0;

dat.Index = 1;


figure_handle.UserData = dat;




% load('stoppie_3.mat','q','qd','t');  q(1),qd(1),t(1)

       animateFram1_1();

end


function [] = PlayCallback(source,~)

Dat = figure_handle.UserData;

Dat.Play = 1;

figure_handle.UserData = Dat;


       i = figure_handle.UserData.Index;

       load('stoppie_3.mat','q','qd','t');

       animateFram1_1(q,qd,t); % q(i:length(q)),qd(i:length(q)),t(i:length(q))


end


end

%%

⛄ 运行结果

⛄ 参考文献

[1]张梦娇, 李瑞歌, 李辉,等. 基于MATLAB的仿真模拟在大学物理教学及实验中的应用[J]. 农业网络信息, 2016(11):3.

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