Joint Stiction Actuator
Соедините статическое и кинетическое трение
Библиотека
Первое поколение/Sensors & Actuators
Описание
Предупреждение
Это содержимое характерно для программного обеспечения Simscape™ Multibody™ First Generation. Функции первого поколения намечают, чтобы быть удержанными от использования и нужно избежать.
Блок Joint Stiction Actuator применяет кулоново кинетическое и статическое трение к призматическому или примитивному шарнирному соединению. Прилипание отрегулировано моделью трения, параметры которой вы задаете. (См. Теорию Прилипания и Реализацию.) Объединенный Привод Прилипания применяет прилипание к объединенному примитиву как относительная сила/крутящий момент между связанными Телами соединения. Тела могут испытать дополнительные силы, независимые от прикладного прилипания.
Импорт является сигналами Simulink®. Выход является портом коннектора. Вы не можете соединить Объединенный Привод Прилипания с блоком Spherical или сферическим примитивом. Ограничения на одновременные приводы и датчики включают:
Вы не можете привести в движение объединенный примитив одновременно с Объединенным Приводом Прилипания и Объединенным Приводом. Но с Объединенным Прилипанием Привод импортируют
External Actuation, можно обратиться к объединенному примитиву, о котором внешнее (нефрикционное) приведение в действие силы/крутящего момента сигнализирует эквивалентный применению Объединенного Привода.Можно одновременно привести в движение объединенный примитив с Объединенным Приводом Прилипания и Объединенным Начальным Приводом Условия.
Можно также одновременно привести в движение объединенный примитив с Объединенным Приводом Прилипания и измерить силу/крутящий момент вдоль/вокруг объединенного примитива с Объединенным Датчиком.
Внимание
Вы не можете обрезать или линеаризовать модель Simscape Multibody, которая содержит блок Joint Stiction Actuator.
Реализации блока Joint Stiction Actuator, блокирующие трение посредством симуляции, продвигаются "не шаг времени" (алгебраические циклы), которые выводят предупреждения в командной строке MATLAB®.
Диалоговое окно и параметры
Диалоговое окно имеет одну активную область, Actuation. Параметры блоков не отображены, если вы не соединяете его с определенным Блоком соединений.
- Connected to primitive
В выпадающем меню выберите объединенный примитив в Соединении, которое вы хотите привести в движение с Объединенным Приводом Прилипания. Примитивный Блок соединений имеет, только один соединяется примитивный.
Вы не можете соединить Объединенный Привод Прилипания со сферическим примитивом.
Если Объединенный Привод Прилипания не соединяется с Блоком соединений, это изображения меню
Unknown.- External force units
В выпадающем меню выберите модули для внешней нефрикционной силы/крутящего момента расширение F. Значением по умолчанию является
N(ньютоны), если соединено с призматическим примитивом иN*m(ньютон-метры), если соединено с вращательным примитивом.- Kinetic friction units
В выпадающем меню выберите, модули для кинетического трения обеспечивают/закручивают F K. Значением по умолчанию является
N(ньютоны), если соединено с призматическим примитивом иN*m(ньютон-метры), если соединено с вращательным примитивом.- Velocity threshold (MKS-SI units)
Введите положительную относительную скорость v th объединенного примитива, ниже которого соединение блокирует статическим трением. Выше той скорости разблокировано соединение.
Модули должны быть MKS или SI: для призматического примитива, метров/секунда; для вращательного примитива, радианов/секунда.
Предупреждение
Скоростной порог v th должен быть установлен больше, чем Absolute tolerance в узле Solver диалогового окна Параметров конфигурации вашей модели избежать бессмысленного порогового значения.
Никогда не устанавливайте Absolute tolerance на auto если приводы прилипания присутствуют в модели. Рекомендуемая установка должна сделать v th по крайней мере 10 раз значение Absolute tolerance.
См. Методы Конфигурирования Решения для больше об установке параметров симуляции.
Сводные данные объединенного привода прилипания сигналы Inport
Весь импорт Simulink является однокомпонентными сигналами. Вот пример призматического соединения, соединенного между двумя телами и приводимого в движение с прилипанием:
Объединенный привод прилипания Simulink сигналы Inport
| Simulink Inport | Модель трения | Описание |
|---|---|---|
External Actuation | Расширение F | Внешняя нефрикционная сила/крутящий момент |
Kinetic Friction | F K | Кинетическое трение |
Forward Stiction Limit | F Sf <0 | Статический нижний предел трения |
Static Test Friction | Тест F | Статическое тестовое трение |
Reverse Stiction Limit | F Сэр> 0 | Статический верхний предел трения |
Модули
Вы задаете модули в диалоговом окне только для внешних нефрикционных и кинетических сил/крутящих моментов трения, расширения F и F K. Эти два сигнала трения используются, чтобы интегрировать движение соединения и иметь физическое значение в модели. Таким образом модули необходимы для расширения F и F K.
Другие три сигнала сравнены только друг с другом в условии блокировки F Sf <тест F <F, сигналы трения сэра Тезе не используются, чтобы интегрировать движение и таким образом не установили модули в диалоговом окне. Но у них должны быть те же неявные модули для допустимого сравнения.
Пример
mech_dpen_sticky модель в библиотеке Demos имеет два шарнирных соединения, приводимые в движение с прилипанием. Смотрите Объединенный Пример Привода Прилипания: Смешанное Статическое и Кинетическое Трение.
Теория прилипания и реализация
Кинематика
v и a являются скоростью и ускорением вперед или вокруг объединенной примитивной оси. Эти количества относительны между этими двумя телами в объединенных концах и подписались ±, чтобы указать вперед или инвертировать. Объединенная направленность установлена основой (B) - (F) последовательность Тела к последователю Тел, присоединенных к объединенному примитиву, приводимому в движение.
Непрерывное движение
Объединенный предмет к прилипанию, если разблокировано, перемещается в непрерывное движение. Во время этого движения можно применить две силы/крутящих момента в объединенном примитиве:
Кинетическое трение обеспечивает/закручивает F K:
F K <0 движений вперед умственно отсталых
F K> 0 умственно отсталых инвертирует движение
Внешняя, нефрикционная сила/крутящий момент расширение F
Дискретные объединенные режимы: разблокированный, заблокированный, ожидать
Объединенный примитив, приводимый в движение прилипанием, имеет потенциально три дискретных режима движения. Объединенный Привод Прилипания переключает примитив среди этих трех режимов.
В разблокированном режиме, объединенных примитивных перемещениях с кинетическим трением и внешними нефрикционными примененными силами/крутящими моментами.
В заблокированном режиме не могут переместиться объединенные примитивные блокировки твердо и.
В режиме ожидания, между заблокированным и разблокированным, объединенный примитив находится в виртуальном состоянии движения, ожидая намерения разблокировать. Режим ожидания предотвращает бесконечное циклическое повторение между заблокированными и разблокированными режимами, несмотря на то, что это может заметно замедлить симуляцию. Поиск режима использует нефизический алгебраический цикл.
Внимание
Объединенный Привод Прилипания использует специализированный тип обнаружения пересечения нулем (ZCD), чтобы решить соединение блокирующие и разблокировавшие условия. Чтобы избежать бесконечных циклов и конфликтов пересечения нулем, отключите любые другие условия ZCD, применился к приводимому в движение прилипанием соединению нормальными блоками Simulink, соединенными прямо или косвенно с ним.
Объединенные режимы прилипания и условия перехода
Разблокирование
Вы задаете критерии разблокирования порогом 2D условия, созданным из четырех входных параметров, которые вы задаете.
Соединение, разблокировавшее пороговую скорость v th> 0 через диалоговое окно блока.
Статическое трение ограничивает F Sf <0 и F Сэр> 0 для прямого и противоположного движения и статического тестового трения тест F, все три, заданные через Сигналы Simulink. Статическое тестовое трение тест F и форвард/реверс ограничивают F Sf и F Сэр, может быть функциями состояния машины и/или время.
Статический тест и кинетические трения тест F и F K могут быть прерывистыми, но должны быть физически разумными.
Блокировка
Вы задаете критерий блокировки с одним только скоростным порогом.
Соединение, блокирующее пороговую скорость v th> 0 через диалоговое окно блока.
Заблокированный режим
В этом режиме v и a соединения являются нулем. Статическая вычисленная сила/крутящий момент F S в соединении внутренне вычисляется, чтобы обеспечить этот режим: расширение F + F S + FF - F B = 0. Силы/крутящие моменты F B, F F является силами/крутящими моментами на основе и Телах последователя кроме тех сил/крутящих моментов, действующих в соединении.
Соединение остается заблокированным пока F Sf <тест F <F Сэр.
В большинстве реалистических моделей трения вы установили бы тест F, равный вычисленному F S.
Ожидайте режим
Если статическое тестовое трение, тест F оставляет статическую область значений трения [F Sf, F Сэром], соединение, передало первое условие для разблокирования, и симуляция входит, ожидают режим, приостанавливая механическое движение.
Поиск начинается для сопоставимого состояния всех приводимых в движение прилипанием соединений в вашей модели.
Потенциальное направление движения после разблокирования определяется всеми нефрикционными силами на телах.
Во время поиска сетевая сила/крутящий момент F = расширение F + вычисляется F K в объединенном примитиве, где F K является кинетическим трением, и a определяется.
Для потенциального движения в прямом (противоположном) направлении, если a <0 (a> 0), поиск возвращается к заблокированному режиму.
Однажды сопоставимое состояние для всех приводимых в движение прилипанием соединений найдены, механические перезапуски движения. Симуляция интегрирует a, чтобы получить v. Когда |v | превышает v th, второе условие, соединение разблокировало.
Разблокированный режим
В разблокированном режиме, объединенных примитивных перемещениях, приводимых в движение суммой внешней, нефрикционной силы/крутящего момента расширение F и кинетическое трение F K.
Совместные налоговые декларации к заблокированному режиму, если v попадает в область значений-vth <v <+vth. Если симуляция продвигается вовремя по этой скоростной области значений, она вместо этого отлавливает нуль скорости с обнаружением пересечения нулем Simulink.
Статическое и кинетическое трение и относительная скорость
Ссылка
[1] Moler, C. B. числовое вычисление с MATLAB, Филадельфия, обществом промышленной и прикладной математики, 2004, глава 7.
Смотрите также
Joint Actuator, Joint Initial Condition Actuator, Joint Sensor, Mechanical Branching Bar, Prismatic, Revolute
Смотрите приведение в действие соединения.