步骤1:定义双摆质量的位移、速度和加速度gydF4y2Ba
下图是一个双摆模型。双摆由两个摆杆和两根刚性杆组成。gydF4y2Ba
通过定义状态变量来描述双摆运动:gydF4y2Ba
通过定义变量来描述双摆的性质:gydF4y2Ba
第一根杆的长度gydF4y2Ba
第二根杆的长度gydF4y2Ba
第一个Bob的质量gydF4y2Ba
第二个Bob的质量gydF4y2Ba
引力常数gydF4y2Ba
为简单起见,忽略两根刚性杆的质量。使用gydF4y2Ba信谊gydF4y2Ba
.gydF4y2Ba
用笛卡儿坐标定义双摆的位移。gydF4y2Ba
通过对位移对时间的微分求速度gydF4y2BadiffgydF4y2Ba
函数。gydF4y2Ba
通过速度对时间求导来求加速度。gydF4y2Ba
步骤2:定义运动方程gydF4y2Ba
根据牛顿定律定义运动方程。gydF4y2Ba
首先,指定第一个杆的张力为gydF4y2Ba
,和第二杆的张力gydF4y2Ba
.gydF4y2Ba
接下来,构造作用在两个物体上的力的自由体图。gydF4y2Ba
计算作用在上面的力gydF4y2Ba
.通过平衡水平和垂直的力分量来定义第一摆的运动方程。将这两个方程指定为符号方程gydF4y2Baeqx_1gydF4y2Ba
和gydF4y2Baeqy_1gydF4y2Ba
.gydF4y2Ba
eqx_1 =gydF4y2Ba
eqy_1 =gydF4y2Ba
计算作用在上面的力gydF4y2Ba
.通过平衡水平和垂直的力分量来定义第二摆的运动方程。将这两个方程指定为符号方程gydF4y2Baeqx_2gydF4y2Ba
和gydF4y2Baeqy_2gydF4y2Ba
.gydF4y2Ba
eqx_2 =gydF4y2Ba
eqy_2 =gydF4y2Ba
步骤3:评估力和简化系统方程gydF4y2Ba
四个运动方程描述了双摆的运动学。评估作用在杆上的力,并将四个方程简化为两个方程。gydF4y2Ba
运动方程有四个未知数:gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
.求这两个未知数的值gydF4y2Ba
和gydF4y2Ba
从gydF4y2Baeqx_1gydF4y2Ba
和gydF4y2Baeqy_1gydF4y2Ba
.使用gydF4y2Ba解决gydF4y2Ba
函数来找到gydF4y2Ba
和gydF4y2Ba
.gydF4y2Ba
将解代入万博 尤文图斯gydF4y2Ba
和gydF4y2Ba
成gydF4y2Baeqx_2gydF4y2Ba
和gydF4y2Baeqy_2gydF4y2Ba
.gydF4y2Ba
这两个简化方程充分描述了摆的运动。gydF4y2Ba
第四步:解方程组gydF4y2Ba
求解描述摆运动的系统方程。gydF4y2Ba
首先,为大众定义价值gydF4y2Ba
,杆的长度gydF4y2Ba
,和重力gydF4y2Ba
(国际标准单位)。将这些值代入两个简化方程。gydF4y2Ba
eqn_1 =gydF4y2Ba
eqn_2 =gydF4y2Ba
这两个方程是非线性的二阶微分方程。为了求解这些方程,将它们转化为一阶微分方程,利用gydF4y2BaodeToVectorFieldgydF4y2Ba
函数。gydF4y2Ba
向量的元素gydF4y2BaVgydF4y2Ba
表示一阶微分方程等于元素的时间导数gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba
.的元素gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba
是状态变量gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
.状态变量描述了双摆的角位移和速度。gydF4y2Ba
S =gydF4y2Ba
接下来,转换一阶微分方程到MATLAB函数与处理gydF4y2Ba米gydF4y2Ba
.gydF4y2Ba
定义状态变量的初始条件为gydF4y2Ba[pi/4 0 pi/6 0]gydF4y2Ba
.使用gydF4y2Ba数值gydF4y2Ba
函数来求解状态变量。解是这个万博 尤文图斯区间内的时间函数gydF4y2Ba10 [0]gydF4y2Ba
.gydF4y2Ba
画出状态变量的解。万博 尤文图斯gydF4y2Ba
步骤5:创建双摆的动画gydF4y2Ba
创建双摆摆动的动画。gydF4y2Ba
首先,创建四个使用的函数gydF4y2Ba德瓦尔gydF4y2Ba
求两个摆的坐标万博 尤文图斯gydF4y2Ba溶胶gydF4y2Ba
.gydF4y2Ba
接下来,创建一个定格动画对象的第一个钟摆摆动使用gydF4y2BafanimatorgydF4y2Ba
函数。默认情况下,gydF4y2BafanimatorgydF4y2Ba
的范围内,单位时间内生成10帧的动画对象gydF4y2BatgydF4y2Ba
从0到10。用gydF4y2Ba情节gydF4y2Ba
函数。设置gydF4y2BaxgydF4y2Ba设在和gydF4y2BaygydF4y2Ba-轴的长度相等。gydF4y2Ba
接下来,添加第一刚性杆、第二摆摆动和第二刚性杆的动画对象。gydF4y2Ba
控件添加一段文本来计算经过的时间gydF4y2Ba文本gydF4y2Ba
函数。使用gydF4y2Banum2strgydF4y2Ba
将time参数转换为字符串。gydF4y2Ba
使用命令gydF4y2Ba那里gydF4y2Ba
来播放双摆的动画。gydF4y2Ba