浅析计算机仿真在机械运动研究中的应用

叶朝明

摘 要：机械运动仿真研究一直以来都是军事领域、航空航天领域、生产制造行业等多领域的重要研究内容。而在机械运动仿真研究工作中常常会使用到或遇到各类函数，由于物体运动的方式较多，所对应的函数也便较为复杂，使得机械运动仿真研究工作继承了物理与高等数学学科的“高度抽象性”这一特点。研究人员常常会由于运动函数图像难以绘制而无法预测机械运动的趋势，使之失去现实指导性，阻碍研究工作的进一步开展。为此，本文便将以MATLAB软件为例，通过案例介绍来分析该类型软件在生产制造行业实际应用中起到的重要作用，便于其进一步推广。

关键词：MATLAB；机械运动；仿真研究

1 MATLAB软件机械运动仿真应用的适用性

MATLAB是一種能够将抽象函数关系式转化为具象图像的一类软件。其在同类软件中应用相对广泛，除了应用于函数数据可视化领域之外，也可以用作数据分析、算法开发等方向。同时，MATLAB软件的操作更为简单，即使没有过使用经验的人也可以在短时间内掌握利用软件进行数据批量处理的方法。MATLAB软件更能够根据用户使用环境的不同而进行专门的工具定制操作，对软件功能与软件操作方式进行不断扩充，极大程度上提升了用户体验。

2 MATLAB软件的实际应用

MATLAB软件对直角坐标系内函数的可视化

直MATLAB软件对直角坐标系内函数进行可视化转换主要依靠“plot”绘图基本函数。由于在平面直角坐标系中存在两个变量：X与Y，因此在进行程序输入时需要提供自变量X以及因变量Y的坐标。例如：

使用MATLAB软件对函数进行可视化转换较为简单，程序设计如下：

x=-pi/2：pi/100：pi/2

y=sin（x）+x+1

plot（x，y）

在输入该段程序之后，便可以函数图像，通过MATLAB软件可以通过简单的操作将抽象复杂的函数转变为直观的图像，便于使用者理解并设计后续应用方案。

（二）MATLAB软件对参数方程函数的可视化

参数方程由于并没有直接给出两个变量之间的关系，故相较于传统的直角坐标函数更难理解。对此，使用MATLAB软件也可以取得较好的效果，例如：

利用MATLAB软件对该参数方程进行处理，所需要输入的程序具体如下：

t=0：1/100：2*pi

x=2.*（t-sin（t））

y=2.*（1-cos（t））

plot（x，y）

得到的输出图形见图2.

通过图像我们可以看出，该参数方程代表的函数为摆线，其图像在定义域内关于x=2π对称，且先增后减，故在x=2π处取得极大值（最大值）。

（三）MATLAB软件对极坐标方程函数的可视化转换

极坐标与直角坐标差别甚大，由于使用坐标系的差别使得使用者很难直接通过极坐标方程转换成直角坐标方程，或在脑海中构造出函数的图像。例如：

利用MATLAB软件对其进行可视化处理，所需要输入的程序代码如下：

t=0：0.01：2*pi；

y=（1-cos（t））

polar（t，y）

得到的输出图形见图3.

通过图像我们可以看出，该极坐标方程对应的函数图形为心形线，其具有对称性，若转换成为直教坐标方程，则可写为：

MATLAB软件的其他功能

3 结语

通过对MATLAB软件在机械运动仿真研究领域的应用优化叙述我们可以发现，其对函数进行可视化处理的操作简单，且效果显著。无论是多么复杂的运动方程，使用者只需要按照要求输入代码便可以得出想要的函数图像，并直观了解其性质，这对于使用者更好的将高等数学应用到实际生产或研究工作中无疑有着极大的帮助。故现今的机械运动仿真研究有必要以MATLAB等软件为基础进行改革和优化。