范本male實(shí)驗(yàn)報(bào)告調(diào)研報(bào)告

1、機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)和仿真姓名： 陳俊英學(xué)號(hào)：SY1317315指導(dǎo)老師：李慶波儀器科學(xué)與光電工程學(xué)院2014年6月22日MapleN骨塊擺實(shí)驗(yàn)1. 實(shí)驗(yàn)要求滑塊擺由一置于光滑桿上的質(zhì)量為 m的滑塊A、一質(zhì)量為M的小球B和長(zhǎng)度為L(zhǎng) ,質(zhì) 量不計(jì)的剛性桿鉸接而成，不計(jì)各處摩擦，以過(guò) A點(diǎn)的水平面為零勢(shì)能面，通過(guò) Lagrange 方程建立系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程，利用 Maple軟件畫(huà)出：1）滑塊A的位移x隨時(shí)間t的變化曲線2）角度©隨時(shí)間t的變化曲線3）滑塊擺的運(yùn)動(dòng)動(dòng)畫(huà)圖1滑塊擺示意圖2. 實(shí)驗(yàn)說(shuō)明設(shè)定初始條件為：m=1Kg, M=1Kg , g=9.8, L=2m(K0) = Orad, x(O)

2、= 0m, ©'0) = -1.3rad/s, x' (0) = 1m/s如下定義的拉格朗日方程：其中:q： x(t)和吐)的自由度D:由于摩擦而消耗的能量Fq：由自由度q產(chǎn)生的力Ec和Ep :系統(tǒng)的動(dòng)能和勢(shì)能系統(tǒng)有兩個(gè)自由度，以x和 為廣義坐標(biāo)，以過(guò)A點(diǎn)的水平面為零勢(shì)能面，系統(tǒng)的動(dòng) 能和勢(shì)能分別為系統(tǒng)的Lagrange方程為：計(jì)算出諸導(dǎo)數(shù)：帶入Lagrange方程，得到系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)微分方程：3. 實(shí)驗(yàn)步驟步驟1:安裝Maple軟件；步驟2：根據(jù)單擺實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)說(shuō)明和程序例程學(xué)習(xí)maple的編程語(yǔ)言；步驟3:根據(jù)滑塊擺的實(shí)驗(yàn)說(shuō)明，按照實(shí)驗(yàn)要求編寫(xiě)maple仿真程序；步驟4

3、：得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果4. 實(shí)驗(yàn)結(jié)果1) 滑塊A的位移x隨時(shí)間t的變化曲線圖2滑塊的位移隨時(shí)間的變化曲線2) 角度©隨時(shí)間t的變化曲線圖3角度隨時(shí)間的變化曲線3) 滑塊擺的運(yùn)動(dòng)動(dòng)畫(huà)圖4滑塊擺運(yùn)動(dòng)動(dòng)畫(huà)附錄程序：restart;with (DEtools):#調(diào)用微分方程工具包with (plots):#調(diào)用圖形包with (plottools):#調(diào)用圖形工具包g:=9.8;L:=2;M:=1;m:=1;equ1:=diff(x(t),t$2)*(m+M)+M*L*diff(theta(t),t$2)*cos(theta(t)-M*L*diff(theta(t),tF2*si n(theta(

4、t)=0;equ2:=L*diff(theta(t),t$2)+diff(x(t),t$2)*cos(theta(t)+g*si n(theta(t)=0;val:=array(1.1OO);for i to 100 dovali:=i/10end do;S:=dsolve(equ1,equ2,theta(0)=0,D(theta)(0)=-1.3,x(0)=0,D(x)(0)=1,x(t),theta(t),method=rkf45, type=nu meric,output=val);eval(s);#繪制位移隨時(shí)間變化曲線圖DEplot(equ1,equ2,x(t),theta(t),t

5、=0.10,theta(0)=0,D(theta)(0)=-1.3,x(0)=0,D(x)(0)=1,stepsize=0.1,li necolor=t/2);#繪制相位隨時(shí)間變化曲線圖DEplot(equ1,equ2,theta(t),x(t),t=0.10,theta(0)=0,D(theta)(0)=-1.3,x(0)=0,D(x)(0)=1,stepsize=0.1,li necolor=t/2);#繪制滑塊擺運(yùn)動(dòng)動(dòng)畫(huà)for t to 100 do x1(t):=S2, 1t, 4:x(t):=x1(t)+L*si n(S2, 1t, 2):y(t):=-L*cos(S2, 1t, 2

6、):end do: for t to 100 do:wall:=curve(-4.0,0,0.5,0,color=black, li nestyle=solid, thick ness=2):fixp:=recta ngle(x1(t)-0.1,0.1, x1(t)+0.1,-0.1,color=turquoise):pe ndulum:=disk(x(t),y(t),0.10,color=turquoise): lin eW_P:=curve(x1(t),0,x(t),y(t),color=red):G1t:=display(pe ndulum,li neW_P,wall,fixp):end do:display(seq(G1t,t=1