در این قسمت قصد داریم به بررسی و شبیه سازی حرکت پرتابه در سیمولینک بپردازیم. محیط سیمولینک ابزارهایی را در اختیار ما قرار می دهد که می توانیم بدون نیاز به کدنویسی، مسائل مهندسی را حل کنیم و پاسخ های دلخواه خود را بیابیم.
سایر آموزش های مرتبط با متلب و سیمولینک را هم در این بخش ببینید!
همانطور که می دانید اگر از مقاومت هوا صرف نظر کنیم، معادلات حرکت یک پرتابه به صورت زیر است:
سیستم زیر را برای شبیه سازی حرکت یک پرتابه در محیط سیمولینک برای شبیه سازی پرتاب یک پرتابه ایجاد کرده ایم. قسمت های مختلف این سیستم را در ادامه به صورت کامل تشریح می کنیم. توصیه می کنم ابتدا نگاهی گذرا به این مدلسازی و نحوه چینش بلوک ها بیندازید و سپس به سراغ توضیحات مربوط به هر بخش که در ادامه مطلب آمده است بروید.
قسمت اول سیستم در سیمولینک:
ابتدا سعی می کنیم تا سرعت اولیه در راستای x و y (افقی و عمودی) را بر حسب مقدار سرعت و اولیه و زاویه پرتاب بدست آوریم.
با استفاده از بلوک های constant و sin و cos، ساختار زیر را ایجاد می کنیم تا مقدار سرعت در راستای افقی و عمودی به دست بیاید.
قسمت دوم سیستم در سیمولینک:
در این قسمت از شبیه سازی حرکت پرتابه در سیمولینک، شتاب جسم در دو راستای افقی و عمودی به تفکیک انتگرال می گیریم تا سرعت لحظه ای به دست بیاید. برای انتگرال گیری باید از بلوک integrator استفاده کنیم.
اما باید سرعت اولیه در هر راستا را به عنوان شرط اولیه انتگرال به بلوک انتگرال بدهیم. برای این کار دوبار روی بلوک integrator کلیک می کنیم تا کادر زیر باز شود.
مطابق تصویر بالا، گزینه ی external را انتخاب می کنیم تا بتوانیم مقدار اولیه را از خارج بلوک به آن بدهیم.
حالا یک پورت دیگر در بلوک integrator ایجاد می شود که می توانیم به وسیله آن مطابق تصویر زیر مقدار اولیه را به بلوک بدهیم.
تصویر بالا سرعت لحظه ای را در جهت افقی محاسبه می کند. تصویر زیر نحوه محاسبه سرعت لحظه ای عمودی را نشان می دهد. همان طور که مشخص است، مقدار شتاب عمودی در بلوک constant برابر 9.81- در نظر گرفته شده است که همان شتاب جاذبه زمین است.
قسمت سوم سیستم در سیمولینک:
در این بخش سرعت لحظه ای که در قسمت 2 محاسبه شد به بلوک انتگرال گیر داده می شود تا مکان پرتابه در جهت افقی و عمودی به تفکیک محاسبه شود. باز هم مانند قسمت قبل می توانیم پورت مقدار اولیه را در بلوک های انتگرال گیر فعال می کنیم تا مکان اولیه را از خارج بلوک به آن بدهیم. البته در این قسمت می توانیم بدون ایجاد پورت جدید هم مقادیر اولیه را وارد کنیم.
فرض می کنیم پرتابه از مبدا مختصات پرتاب شده است و به همین دلیل مقدار x و y اولیه را برابر صفر قرار می دهیم.
حالا مقدار نهایی x و y در هر لحظه به دست آمده است.
قسمت چهارم سیستم در سیمولینک:
به آخرین قسمت از شبیه سازی حرکت پرتابه در سیمولینک می رسیم.
در این بخش یک بلوک XY graph به پروژه اضافه می کنیم تا بتوانیم مسیر حرکت پرتابه را به دست آوریم. پورت اول مربوط به خروجی x از قسمت قبل و پورت دوم مربوط به خروجی y است.
برای اینکه مسیر پرتاب به خوبی مشخص شود، با دو بار کلیک روی بلوک XY graph تنظیمات مربوط به آن را مطابق تصویر زیر تغییر می دهیم.
با run کردن برنامه، مسیر حرکت مطابق زیر به دست می آید.
کار شبیه سازی حرکت پرتابه در سیمولینک در شرایط ایده آل و بدون مقاومت هوا به پایان رسید. در بخش های بعدی انشاالله به شبیه سازی حرکت پرتابه با وجود مقاومت هوا خواهیم پرداخت.
