淺析計算機仿真在機械運動研究中的應用

葉朝明

摘 要：機械運動仿真研究一直以來都是軍事領域、航空航天領域、生產制造行業等多領域的重要研究內容。而在機械運動仿真研究工作中常常會使用到或遇到各類函數，由于物體運動的方式較多，所對應的函數也便較為復雜，使得機械運動仿真研究工作繼承了物理與高等數學學科的“高度抽象性”這一特點。研究人員常常會由于運動函數圖像難以繪制而無法預測機械運動的趨勢，使之失去現實指導性，阻礙研究工作的進一步開展。為此，本文便將以MATLAB軟件為例，通過案例介紹來分析該類型軟件在生產制造行業實際應用中起到的重要作用，便于其進一步推廣。

關鍵詞：MATLAB；機械運動；仿真研究

1 MATLAB軟件機械運動仿真應用的適用性

MATLAB是一種能夠將抽象函數關系式轉化為具象圖像的一類軟件。其在同類軟件中應用相對廣泛，除了應用于函數數據可視化領域之外，也可以用作數據分析、算法開發等方向。同時，MATLAB軟件的操作更為簡單，即使沒有過使用經驗的人也可以在短時間內掌握利用軟件進行數據批量處理的方法。MATLAB軟件更能夠根據用戶使用環境的不同而進行專門的工具定制操作，對軟件功能與軟件操作方式進行不斷擴充，極大程度上提升了用戶體驗。

2 MATLAB軟件的實際應用

MATLAB軟件對直角坐標系內函數的可視化

直MATLAB軟件對直角坐標系內函數進行可視化轉換主要依靠“plot”繪圖基本函數。由于在平面直角坐標系中存在兩個變量：X與Y，因此在進行程序輸入時需要提供自變量X以及因變量Y的坐標。例如：

使用MATLAB軟件對函數進行可視化轉換較為簡單，程序設計如下：

x=-pi/2：pi/100：pi/2

y=sin（x）+x+1

plot（x，y）

在輸入該段程序之后，便可以函數圖像，通過MATLAB軟件可以通過簡單的操作將抽象復雜的函數轉變為直觀的圖像，便于使用者理解并設計后續應用方案。

（二）MATLAB軟件對參數方程函數的可視化

參數方程由于并沒有直接給出兩個變量之間的關系，故相較于傳統的直角坐標函數更難理解。對此，使用MATLAB軟件也可以取得較好的效果，例如：

利用MATLAB軟件對該參數方程進行處理，所需要輸入的程序具體如下：

t=0：1/100：2*pi

x=2.*（t-sin（t））

y=2.*（1-cos（t））

plot（x，y）

得到的輸出圖形見圖2.

通過圖像我們可以看出，該參數方程代表的函數為擺線，其圖像在定義域內關于x=2π對稱，且先增后減，故在x=2π處取得極大值（最大值）。

（三）MATLAB軟件對極坐標方程函數的可視化轉換

極坐標與直角坐標差別甚大，由于使用坐標系的差別使得使用者很難直接通過極坐標方程轉換成直角坐標方程，或在腦海中構造出函數的圖像。例如：

利用MATLAB軟件對其進行可視化處理，所需要輸入的程序代碼如下：

t=0：0.01：2*pi；

y=（1-cos（t））

polar（t，y）

得到的輸出圖形見圖3.

通過圖像我們可以看出，該極坐標方程對應的函數圖形為心形線，其具有對稱性，若轉換成為直教坐標方程，則可寫為：

MATLAB軟件的其他功能

3 結語

通過對MATLAB軟件在機械運動仿真研究領域的應用優化敘述我們可以發現，其對函數進行可視化處理的操作簡單，且效果顯著。無論是多么復雜的運動方程，使用者只需要按照要求輸入代碼便可以得出想要的函數圖像，并直觀了解其性質，這對于使用者更好的將高等數學應用到實際生產或研究工作中無疑有著極大的幫助。故現今的機械運動仿真研究有必要以MATLAB等軟件為基礎進行改革和優化。