mechss
描述
使用mechss代表二阶稀疏模型使用矩阵得到有限元分析(FEA)包。这样稀疏模型源于有限元分析(FEA)和有用的在结构分析、流体流动、传热和电磁学。从这种类型的建模结果矩阵稀疏模式相当大。因此,使用mechss是一种有效的方式来表示这样的大型稀疏状态空间模型在MATLAB®进行线性分析。您还可以使用mechss将一阶桅杆模型对象或其他动态系统模型到一个mechss对象。
您可以使用mechss模型对象来表示的输出或天线系统状态空间模型在连续时间和离散时间。在连续时间,二阶稀疏模型质-弹用以下形式:
在这里,整个状态向量是由
在哪里
和
是位移和速度矢量。u和y分别代表输入和输出。米,C和K分别代表着质量、阻尼和刚度矩阵。B是输入矩阵F和G分别输出矩阵位移和速度。D是input-to-output矩阵。
您可以使用一个mechss对象:
进行时域和频域响应分析。
指定与其他LTI ieee连接模型。
指定组件之间的物理接口使用
接口命令。
有关更多信息,请参见稀疏模型基础。
创建
语法
描述
输入参数
输出参数
属性
对象的功能
你可以使用以下列表显示功能mechss模型对象。
例子
连续时间的二阶模型
对于这个示例,考虑三维梁模型的稀疏矩阵受到一个冲动点加载提示的文件sparseBeam.mat。
提取的稀疏矩阵sparseBeam.mat。
负载(“sparseBeam.mat”,“米”,“K”,“B”,“F”,‘G’,' D ');
创建mechss模型对象通过指定[]对矩阵C,因为没有阻尼。
sys = mechss (M, [], K, B, F, G, D)
稀疏的连续时间二阶模型3输出,1输入,和3408年的自由度。使用“间谍”和“showStateInfo”来检查模型结构。输入“帮助mechssOptions”可用此模型的解算器选项。
输出sys是一个mechss模型对象包含一系列3×1的稀疏模型与3408自由度,1输入3输出。
您可以使用间谍命令来可视化的稀疏mechss模型对象。
间谍(系统)
离散时间的二阶模型
对于这个示例,考虑稀疏矩阵的离散系统文件discreteSOSparse.mat。
负载的稀疏矩阵discreteSOSparse.mat。
负载(“discreteSOSparse.mat”,“米”,“C”,“K”,“B”,“F”,‘G’,' D ',“t”);
创建离散时间mechss模型对象通过指定样品的时间ts。
sys = mechss (M C K, B, F, G, D, ts)
稀疏的离散二阶模型1输出,输入,和28408年的自由度。使用“间谍”和“showStateInfo”来检查模型结构。输入“帮助mechssOptions”可用此模型的解算器选项。
输出sys是一个离散时间mechss以28408自由度模型对象,1 1输入和输出。
您可以使用间谍命令来可视化的稀疏模式mechss模型对象。您可以右键单击阴谋选择矩阵显示。
间谍(系统)
一系列稀疏的二阶模型
对于这个示例,考虑sparseSOArray.mat它包含三组稀疏矩阵,定义多个稀疏二阶状态空间模型。
提取的数据sparseSOArray.mat。
负载(“sparseSOArray.mat”);
Preallocate 3×1组mechss模型。
sys = mechss (0 (1, 1, 3));
接下来,使用稀疏索引分配数组填充3×1二阶模型。
sys (:: 1) = mechss (M1, [], K1, B1, F1, G1, []);sys (:: 2) = mechss (M2, [], K2, B2, F2, G2, []);sys (:: 3) = mechss (M3, [], K3, B3, F3, G3, []);大小(系统)
3 x1一系列稀疏的二阶模型。每个模型都有1输出,输入,在385年和738年之间的自由度。
另外,您还可以创建一个稀疏的二阶模型使用数组堆栈命令当你有模型相同的I / O大小。
版权2020年MathWorks公司
天线系统静态增益稀疏的二阶模型
创建一个静态增益那稀疏的二阶状态空间模型。
考虑以下两个输入三输出静态增益矩阵:
指定增益矩阵和创建静态增益稀疏二阶状态空间模型。
5 D = [1, 2, 3, 5, 9];sys = mechss (D);大小(系统)
稀疏的二阶模型与3个输出,2个输入,和0的自由度。
稀疏的质-弹二阶模型
对于这个示例,考虑sparseSOSignal.mat它包含质量、刚度和阻尼矩阵稀疏。
负载的稀疏矩阵sparseSOSignal.mat并创建稀疏二阶模型对象。
负载(“sparseSOModel.mat”,“米”,“C”,“K”);sys = mechss (M C K);
mechss创建模型对象sys以下假设:
身份矩阵
B和F与同样大小的质量矩阵米。零矩阵
G和D。
一阶稀疏模型转化为二阶稀疏表示模型
对于这个示例,考虑sparssModel.mat包含一个桅杆模型对象ltiSys。
加载桅杆模型对象从sparssModel.mat。
负载(“sparssModel.mat”,“ltiSys”);ltiSys
稀疏的连续时间1输出,状态空间模型1输入,和354个国家。使用“间谍”和“showStateInfo”来检查模型结构。输入“帮助sparssOptions”可用此模型的解算器选项。
使用mechss命令转换为mechss模型对象表示。
sys = mechss (ltiSys)
稀疏的连续时间二阶模型1输出,输入,和354年的自由度。使用“间谍”和“showStateInfo”来检查模型结构。输入“帮助mechssOptions”可用此模型的解算器选项。
稀疏的二阶模型的时间和频率响应
对于这个示例,考虑tuningForkData.mat包含一个音叉被敲击的稀疏的二阶模型轻轻但很快的尖头上。系统有一个输入,压力的钉耙,导致两个输出——尖端的位移和音叉的基地。
负载的稀疏矩阵tuningForkData.mat为工作区和创建mechss模型对象。
负载(“tuningForkData.mat”,“米”,“K”,“B”,“F”);sys = mechss (M, [], K, B, F,“InputName”,“压力”,“Outputname”,{“y”提示,“x基地”})
接下来,设置求解模型通过设置选项UseParallel参数真正的和DAESolver使用trbdf3。使用间谍检查模型结构。支持并行计算需要并行计算工具箱™许可证。
sys.SolverOptions。UseParallel=真正的;sys.SolverOptions。DAESolver =“trbdf3”;间谍(系统)
您还可以使用showStateInfo检查组件。
showStateInfo(系统)
使用一步获得系统的阶跃响应图。您需要提供稀疏向量或最后一次的时间模型。
t = linspace (0、0.5、1000);步骤(sys, t)
接下来,获取波德图检查的频率响应。您需要提供的频率向量稀疏模型。
w = logspace (1、5、1000);波德(sys, w),网格
稀疏的二阶模型的反馈回路
对于这个示例,考虑sparseSOSignal.mat包含一个稀疏的二阶模型。定义一个执行机构、传感器和控制器连接在一起在一个反馈回路的工厂。
加载稀疏矩阵和创建mechss对象。
负载sparseSOSignal.mat工厂= mechss (M C K, B, F, [], [],“名字”,“植物”);
接下来,创建一个执行器和传感器使用传递函数。
行动=特遣部队(1 [1 0.5 - 3]“名字”,“执行机构”);森特遣部队(= 1 0.02 [7]“名字”,“传感器”);
创建一个PID控制器对象的工厂。
反对= pid (1, 1, 0.1, 0.01,“名字”,“控制器”);
使用反馈命令连接装置、传感器、执行器和控制器的反馈循环。
sys =反馈(森*植物* *欺诈行为,1)
稀疏的连续时间二阶模型1输出,输入,和7111年的自由度。使用“间谍”和“showStateInfo”来检查模型结构。输入“帮助mechssOptions”可用此模型的解算器选项。
合成系统sys是一个mechss对象自mechss对象优先于所有其他模型对象类型。
使用showStateInfo视图组件和信号组。
showStateInfo(系统)
国家组织:类型名称大小- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -组件传感器组件工厂7102信号1组件执行机构2信号1组件控制器2信号1信号1
使用xsort对组件进行排序和信号,然后视图组件和信号组。
sysSort = xsort(系统);showStateInfo (sysSort)
国家组织:类型名称大小- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -组件传感器组件工厂7102组件执行机构组件控制器2信号4
观察到的组件现在命令之前信号分区。现在的信号分类和分组到单个分区。
你也可以想象的稀疏模式使用的合成系统间谍。
间谍(sysSort)
稀疏的二阶模型中组件之间的物理连接
对于这个示例,考虑一个结构模型,包括两个方板与柱在每个顶点如下图中所示。低板附加严格地在柱子高度严格的方形板的每个顶点。
加载有限元模型中包含的矩阵platePillarModel.mat并创建上面表示的稀疏的二阶模型系统。
负载(“platePillarModel.mat”)模型=…mechss (M1, [], K1, B1, F1,“名字”,“Plate1”)+…mechss (M2, [], K2, B2, F2,“名字”,“Plate2”)+…mechss (Mp, [], Kp,英国石油(Bp)的领导下,金融产品部,“名字”,“Pillar3”)+…mechss (Mp, [], Kp,英国石油(Bp)的领导下,金融产品部,“名字”,“Pillar4”)+…mechss (Mp, [], Kp,英国石油(Bp)的领导下,金融产品部,“名字”,“Pillar5”)+…mechss (Mp, [], Kp,英国石油(Bp)的领导下,金融产品部,“名字”,“Pillar6”);sys =模型;
使用showStateInfo检查的组件mechss模型对象。
showStateInfo(系统)
国家组织:类型名称大小- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -组件Plate1 2646组件Plate2 2646组件Pillar3 132组件Pillar4 132组件Pillar5 132组件Pillar6 132
现在,加载界面上的自由度(自由度)索引数据dofData.mat和使用接口创建两个板块之间的物理连接和四大支柱。自由度是一个6 x7单元阵列的前两行包含第一和第二板块景深索引数据,其余四行包含索引数据的四大支柱。默认情况下,该函数使用dual-assembly物理耦合的方法。
负载(“dofData.mat”,“自由度”)为我=三6 sys =接口(sys,“Plate1”,自由度{1,},“支柱”+我,自由度{我1});sys =接口(sys,“Plate2”,自由度{2,},“支柱”+我,自由度{我2});结束
指定板底部与地面之间的联系。
sysConDual =接口(sys,“Plate2”,自由度{2,7});
使用showStateInfo确认物理接口。
showStateInfo (sysConDual)
国家组织:类型名称大小- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -组件Plate1 2646组件Plate2 2646组件Pillar3 132组件Pillar4 132组件Pillar5 132组件Pillar6 132接口Plate1-Pillar3 12接口Plate2-Pillar3 12接口Plate1-Pillar4 12接口Plate2-Pillar4 12接口Plate1-Pillar5 12接口Plate2-Pillar5 12接口Plate1-Pillar6 12接口Plate2-Pillar6 12接口Plate2-Ground 6
您可以使用间谍稀疏矩阵在最后形象化模型。
间谍(sysConDual)
现在,使用primal-assembly指定物理连接的方法。
sys =模型;为我=三6 sys =接口(sys,“Plate1”,自由度{1,},“支柱”+我,自由度{1},我“原始的”);sys =接口(sys,“Plate2”,自由度{2,},“支柱”+我,自由度{2},我“原始的”);结束sysConPrimal =接口(sys,“Plate2”,自由度7 {2,},“原始的”);
使用showStateInfo确认物理接口。
showStateInfo (sysConPrimal)
国家组织:类型名称大小- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -组件Plate1 2646组件Plate2 2640组件Pillar3 108组件Pillar4 108组件Pillar5 108组件Pillar6 108
原始组装消除冗余自由度的一半与全球共享的自由度集有限元网格。
您可以使用间谍稀疏矩阵在最后形象化模型。
间谍(sysConPrimal)
这个例子的数据集是由维克多从ASML Dolk提供。
引用
[1]h . Hilber休斯& r·泰勒。“时间改进的数值耗散集成在结构动力学算法。”地震工程和结构动力学,5卷,不。3、283 - 292年,1977页。
[2]m .何西阿书和l . Shampine。“TR-BDF2的分析和实现。”应用数值数学,20卷,不。1 - 2,21-37,1996页。
版本历史
介绍了R2020b
