Смоделируйте простое звено

Учебный обзор

Механические звенья являются общими базовыми блоками в рычажных устройствах, механизмах и машинах. Математический маятник является примером с одним звеном. В этом примере вы моделируете простое звено с двумя системами координат концов, которые можно позже соединить с шарнирами. Блоки Твердого Преобразования обеспечивают системы координат концов, в то время как блок Solid обеспечивает геометрию, инерцию и цвет. Для простоты в модель подразумевается, что звено имеет прямоугольную форму.

Создайте модель

В командной строке MATLAB^® введите smnew. Библиотека блоков Simscape™ Multibody™ и шаблон модели с обычно используемыми блоками открываются.
Сделайте копию блока Rigid Transform и вставьте его в модель. Твердые блоки Преобразования позволяют вам создать новые системы координат, с которыми можно соединить шарниры во время сборки мультитела.
Удалите блоки Simulink-PS Converter, PS-Simulink Converter и Scope. Вам не нужны эти блоки в этом примере.
Соедините оставшиеся блоки как показано на изображении. Убедитесь, что оба порта базовой системы координат (B) Твердого Преобразования заблокированы, соединены портами с блоком Brick Solid. Поскольку каждый блок Твердого Преобразования применяет пространственное преобразование относительно своей базовой системы координат, переключение подключений порта обычно изменяет пространственные отношения между двумя системами координат.

В диалоговом окне блока Brick Solid задайте следующие параметры. Позже, вы задаете переменные MATLAB, показанные с помощью блока Subsystem, который содержит блоки Твердые тела и Твердые Преобразования. Среди его преимуществ этот подход позволяет вам обновить переменные, используемые в нескольких блоках из одного места — диалоговое окно блока Subsystem.

Параметр	Значение	Модули
Geometry> Dimensions	`[L W H]`	Превратитесь в `cm`
Inertia> Density	`rho`	Модули по умолчанию
Graphic> Visual Properties> Color	`rgb`	Не применяется

В диалоговых окнах Твердого Преобразования и Твердых блоков Transform1, задайте следующие параметры. Эти параметры кодируют смещение между основой и последующей системами координат Твердых блоков Преобразования, расположенных в концах звена, относительно исходной системы координат Твердого тела.

Параметр	Твердый Transform1	Твердое преобразование	Модули
Translation> Method	`Standard Axis`	`Standard Axis`	Не применяется
Translation> Axis	`-X`	`+X`	Не применяется
Translation> Offset	`L/2`	`L/2`	Превратитесь в `cm`

Сгенерируйте подсистему

Выберите блок Brick Solid и эти два блока Твердого Преобразования.
Щелкните правой кнопкой по подсвеченной области и выберите Create Subsystem from Selection. Simulink^® добавляет новый блок Subsystem, содержащий блоки Твердые тела и Твердые Преобразования. В конце примера это будет пользовательским блоком, представляющим модель простого звена.
Щелкните правой кнопкой по блоку Subsystem и выберите Mask> Create Mask. Редактор маски открывается, позволяя вам задать численные значения переменных MATLAB, которые вы ввели в диалоговые окна блока Твердого Преобразования и Тело.
Во вкладке Parameters & Dialog окна Mask Editor добавьте пять полей редактирования в папку Parameters. Можно найти эту папку в панели Dialog box. В полях редактирования задайте следующие параметры и нажмите OK. Prompt является требуемым текстом для каждого параметра в диалоговом окне блока Subsystem. Name является переменная MATLAB, сопоставленная каждым параметром блока Subsystem.

Prompt Name
Length (cm) L
Width (cm) W
Thickness (cm) H
Density (kg/m^3) rho
Color [R G B] rgb
Дважды кликните диалоговое окно блока Subsystem и введите следующие численные значения. Это значения переменных MATLAB, которые вы ввели в диалоговые окна блока Твердого Преобразования и Тело.

Параметр Значение
Length (cm) 20
Width (cm) 1
Thickness (cm) 1
Density (kg/m^3) 2700
Color [R G B] [0.25 0.40 0.70]

Prompt	Name
`Length (cm)`	`L`
`Width (cm)`	`W`
`Thickness (cm)`	`H`
`Density (kg/m^3)`	`rho`
`Color [R G B]`	`rgb`

Параметр	Значение
Length (cm)	20
Width (cm)	1
Thickness (cm)	1
Density (kg/m^3)	2700
Color [R G B]	[0.25 0.40 0.70]

Визуализируйте модель

Обновите блок-схему. Во вкладке Modeling нажмите Update Model. В Mechanics Explorer откроется вид спереди модели простого звена. В панели инструментов Mechanics Explorer нажмите изометрическую кнопку представления, чтобы получить 3-D представление, показанное ниже. Чтобы просмотреть системы координат, существующие в модели — включая тех, вы создали использование блоков Твердого Преобразования — выбирают View> Show Frames в панели меню Mechanics Explorer.

Сохраните пользовательский блок

Переименуйте блок Subsystem в Простое Звено и сохраните его в библиотеке пользовательских блоков. Вы снова используете этот блок в примере, Моделируют Математический маятник.

Пользовательский блок простого звена

Документация