Представление машин с моделями
Предупреждение
Это содержимое характерно для программного обеспечения Simscape™ Multibody™ First Generation. Функции первого поколения намечают, чтобы быть удержанными от использования и нужно избежать.
О машинах
Машина термина Simscape Multibody имеет два значения.
Это относится к физической системе, которая включает по крайней мере одно твердое тело. Библиотека блоков Simscape Multibody позволяет вам создавать модели Simulink® машин.
Это также обращается к топологически отличной и отдельной блок-схеме, представляющей одну реальную машину. Модель может иметь одну или несколько машин.
Этот раздел объясняет природу моделей Simscape Multibody и машин.
О моделях Simscape Multibody
Модель Simscape Multibody состоит из блок-схемы, состоявшей из одной или нескольких машин, каждая из которых является набором связанных блоков, представляющих одну реальную машину. Например, следующая модель содержит две машины.
Сравнение с другими моделями Simulink
Модель Simscape Multibody значительно отличается от других моделей Simulink в том, как она представляет машину.
Обычная модель Simulink представляет математику движения машины, т.е. алгебраические и дифференциальные уравнения, которые предсказывают будущее состояние машины от его текущего состояния. Математическая модель позволяет Simulink моделировать машину.
Модель Simscape Multibody представляет физическую структуру машины, массовых свойств и геометрических и кинематических отношений ее тел компонента. Программное обеспечение Simscape Multibody преобразовывает это структурное представление внутренней, эквивалентной математической модели. Это экономит вам время и усилие по разработке математической модели самим.
Создание модели Simscape Multibody
Вы создаете модель Simscape Multibody почти таким же способом, которым вы создаете любую другую модель Simulink. Во-первых, вы открываете окно модели Simulink. Затем вы перетаскиваете экземпляры Simscape Multibody и других блоков Simulink из библиотек блока Simulink в окно и проводите линии, чтобы соединить блоки (см. Соединяющиеся Блоки Simscape Multibody).
Библиотека блоков Simscape Multibody обеспечивает следующие блоки специально для моделирования машин:
Блоки Среды машины устанавливают механическую среду для машины. Точно один блок Ground в каждой машине должен быть соединен с блоком Machine Environment.
Блоки тела представляют компоненты машины и неподвижную среду машины (земля). Смотрите Территорию Моделирования и Тела.
Объединенные блоки представляют степени свободы одного тела относительно другого тела или к точке на земле. Смотрите Степени свободы Моделирования.
Ограничение и Блоки драйверов ограничивают движения или налагают движения на тела друг относительно друга. Смотрите Ограничение и Управление Степенями свободы.
Блоки привода задают силы, движения, переменные массы и инерцию, или начальные условия применились к телам, соединениям и драйверам. Смотрите Применение Движений и Сил.
Блоки датчика измеряют силы на и движения тел, соединений и драйверов. Смотрите Распознающиеся Движения и Силы.
Обеспечьте блоки элемента образцовые межмассовые силы. Смотрите Распознающиеся Движения и Силы.
С моделью элементов механического устройства Simscape одномерное движение и, с определенными ограничениями, можно соединить интерфейсом с машинами Simscape Multibody. Смотрите Объединение Одного - и 3D Механические Элементы.
Можно использовать блоки от других Библиотек Simulink в моделях Simscape Multibody. Например, можно соединить вывод блоков Датчика Simscape Multibody, чтобы Определить объем блоков от библиотеки Simulink Sinks, чтобы отобразить силы и движения тел и соединений модели. Точно так же можно соединить блоки от библиотеки Simulink Sources до Блоков драйверов Simscape Multibody, чтобы задать относительные движения корпусов машины.
Соединение блоков Simscape Multibody
В целом вы соединяете блоки Simscape Multibody таким же образом, вы соединяете другие блоки Simulink: путем проведения линий между ними. Существенные различия существуют, однако, между соединением стандартных блоков Simulink и соединением блоков Simscape Multibody. В этом разделе рассматриваются эти различия.
Строки связи
Линии, которые вы проводите между стандартными блоками Simulink, названными сигнальными линиями, представляют входные параметры и выходные параметры от математических функций, представленных блоками. В отличие от этого, линии, которые вы проводите между блоками Simscape Multibody, названными строками связи, представляют физические соединения и пространственные отношения среди тел, представленных блоками.
Можно провести линии связи только между специализированными портами коннектора, доступными только на блоках Simscape Multibody (см. следующий раздел), и вы не можете перейти существующие строки связи. Строки связи появляются как чистые черные, когда соединено и как подчеркнутые штриховой линией красные линии, когда любой конец не связан.
Порты коннектора
Стандартные блоки Simulink имеют порты ввода и вывода. В отличие от этого, большинство блоков Simscape Multibody содержит только специализированные порты коннектора, которые разрешают вам проводить линии связи среди блоков Simscape Multibody. Порты коннектора Simscape Multibody имеют два типа: порты Body CS и порты общего назначения.
Порты Body CS появляются на блоках Тела и Земли и задают точки контакта на теле или земле. Каждый сопоставлен с системой локальной координаты, источник которой задает местоположение связанной точки контакта на теле.
Порты коннектора общего назначения появляются на Соединении, Ограничении, Драйвере, Датчике и блоках Привода. Они разрешают вам соединять Соединения с Телами и соединять Датчики и Приводы к Соединениям, Ограничениям и Драйверам. Порты коннектора общего назначения появляются как круги на значке блока. Круг незаполнен, если порт не связан и заполнен, если порт соединяется.
Взаимодействие через интерфейс с блоками Simscape Multibody к блокам Simulink
Блоки Привода Simscape Multibody (см. Применение Движений и Сил) содержат стандартные входные порты Simulink. Таким образом можно соединить стандартные блоки Simulink с моделью Simscape Multibody через блоки Привода. Точно так же блоки Датчика Simscape Multibody содержат выходные порты (см. Распознающиеся Движения и Силы). Таким образом можно соединить модель Simscape Multibody с блоками Simulink через блоки Датчика.
Создание подсистем Simscape Multibody
Большие, комплексные модели блок-схемы часто трудно анализировать. Включение функционально связанных групп блоков в подсистемах облегчает эту трудность и упрощает повторное использование групп блока в различных моделях.
Можно создать подсистемы, содержащие блоки Simscape Multibody, которые можно соединить с другими блоками Simscape Multibody. Вы делаете это двумя способами:
Автоматически
Вручную
Документация Simulink объясняет больше о создании подсистем.
Автоматически создавание подсистемы
Автоматически создавать подсистему Simscape Multibody,
Создайте блок-схему подсистемы в своем окне модели, оставив неподключенные порты для внешних связей.
Выбор группы блок-схема подсистемы.
В панели меню Simulink выберите Diagram> Subsystem & Model Reference> Create Subsystem from Selection.
Последний шаг заменяет блок-схему на блок Subsystem, содержащий выбранную блок-схему. Это также создает и соединяет блоки Порта подключения Simscape Multibody для портов, которые вы оставили несвязанным в блок-схеме. Блоки Порта подключения в свою очередь создают значки порта коннектора на значке подсистемы, позволяя вам соединить внешние блоки Simscape Multibody с новой подсистемой.
Создание подсистемы вручную
Иногда необходимо сделать подсистему сконфигурированной по-другому по сравнению с автоматически созданной. Создать подсистему Simscape Multibody вручную,
От библиотеки Simulink Ports & Subsystems добавьте блок Subsystem в модель.
Откройте блок Subsystem.
Создайте блок-схему подсистемы в окне подсистемы.
Перетащите блок Connection Port от библиотеки Simscape Utilities в окно подсистемы для каждого порта, что вы хотите быть доступными внешне.
Соедините внешние порты коннектора с блоками Порта подключения.
Создание пользовательских блоков Simscape Multibody с масками
Можно создать собственные блоки Simscape Multibody от подсистем, например, пружинный блок Joint или блок Body сферы. Для этого создайте блок-схему, которая реализует функциональность вашего авторского блока, заключите схему как подсистему и добавьте маску (т.е. графический интерфейс пользователя) к подсистеме. Чтобы упростить совместное использование ваших авторских блоков через модели или с другими пользователями, создайте библиотеку блока Simulink и добавьте эти блоки подсистемы маскированные в библиотеку. Документация Simulink объясняет, как создать авторские блоки с масками.