得到XY两轴的数据如何绘制成圆，输入整形器

Question

可以看图，得到xy两轴的数据，如何绘画成那样一个圆形的形状。输入整形器，ZV.ZVD.ZVDD.EI整形器怎么分别通过simulink实现，以及代码实现

Answer 1

引自免费微信小程序：皆我百晓生

为了在MATLAB环境中利用Simulink实现您所描述的X-Y双轴运动模型，并绘制出圆弧轨迹及分析轮廓误差，我将为您提供详细的步骤和所需代码片段。首先，我们来构建Simulink模型，然后编写必要的S函数用于生成期望位置曲线，最后进行仿真、绘制图形并进行频谱分析。

Step 1: 构建Simulink模型

1. 打开MATLAB，创建一个新的Simulink模型文件（.slx）。命名为XY_Circular_Trajectory。

2. 在模型中添加以下模块：

   • 两个Sine Wave（代表X轴和Y轴的位置给定）
   • 两个S-Function（用于实现式(2-13)，生成期望圆弧轨迹）
   • 两个Constant（用于设定圆心坐标O_x和O_y）
   • 两个Sum（计算实际位置与圆心坐标的差值）
   • 两个Abs（计算差值绝对值）
   • 两个Product（计算差值与半径的乘积）
   • Sum（计算轮廓误差E_e）
   • Scope（显示负载位置反馈与位置给定波形图）
   • FFT（进行轮廓误差频谱分析）

3. 连接模块，确保信号流正确。X轴和Y轴的位置给定信号分别输入到对应的S-Function，S-Function的输出连接到相应的Sum模块，计算实际位置与圆心坐标的差值，然后经过Abs和Product模块计算轮廓误差，最终输入到Sum模块求和。Scope用于显示波形图，FFT用于频谱分析。

Step 2: 编写S-Function

创建一个新的M文件，命名为XY_Circular_Trajectory_SFunc.m，用于实现式(2-13)生成期望圆弧轨迹。在文件中编写如下代码：

function [sys,x0,str,ts]=XY_Circular_Trajectory_SFunc(t,x,u,flag)
    persistent r; % 半径作为持久变量存储

    if flag==0 % 初始设置
        sys=0;
        x0=zeros(1,1);
        str=[];
        ts=-1;

        % 设定半径和其他参数（请根据实际情况赋值）
        r = 95; % 给定圆弧轨迹的半径
        freq_x = 12.01; % X轴抗谐振频率
        freq_y = 23.90; % Y轴抗谐振频率

        sys = [1];
        ts = [1/(max(freq_x,freq_y))]; % 采样时间应小于最小抗谐振频率周期的一半
    elseif flag==1 % 输出更新
        t = u(1); % 获取当前时间
        x = u(2); % 获取当前角度（电机每旋转1r，对应负载的行程为95mm，此处假设u(2)为电机转角）

        pos_x = r * cos(2*pi*t + 7/4); % 根据式(2-13)计算X轴位置
        pos_y = r * sin(2*pi*t); % 根据式(2-13)计算Y轴位置

        sys = [pos_x; pos_y];
    end
end

Step 3: 设置Simulink模型参数

1. 双击Sine Wave模块，分别设置X轴和Y轴的频率为12.01 Hz和23.90 Hz，初始相位和幅度根据实际需求设定。

2. 双击S-Function模块，选择XY_Circular_Trajectory_SFunc作为S函数名称，输入端口数设为1（时间），输出端口数设为2（X轴和Y轴位置）。

3. 双击Constant模块，分别设置圆心坐标O_x和O_y的值。

4. 设置Simulink模型的采样时间与S-Function中的采样时间相同。

Step 4: 仿真与绘图

1. 运行Simulink模型，观察Scope中的负载位置反馈与位置给定波形图。

2. 将FFT模块输出端口连接至新的Scope，查看轮廓误差频谱图，验证是否出现了与X轴和Y轴抗谐振频率一致的频率分量。

以上步骤将指导您在MATLAB Simulink环境中实现X-Y双轴运动模型，绘制出圆弧轨迹，并对轮廓误差进行频谱分析。请根据实际仿真参数调整相关设置，并确保代码与模型结构的正确性。如有任何疑问或需要进一步的帮助，请随时提问。