Анатомия модели мультитела
В качестве ядра в системе мультител является набор тел, соединенных через соединения и связанных кинематическими ограничениями, такими как передачи. Силы и крутящие моменты различных типов позволяют вам приводить в действие различные тела, в то время как датчики позволяют вам чувствовать полученное движение. В Simscape™ Multibody™ программном обеспечении вы используете блоки, чтобы непосредственно представлять эти компоненты.
Основные компоненты модели
Рассмотрим Simscape Multibody четырехзвенник рекомендуемый пример. Вы можете открыть эту модель в MATLAB® в командной строке путем ввода sm_four_bar. Модель состоит из подсистем твердых тел, соединенных между собой через Блоки соединений. Эти Блоки соединений определяют степени свободы, доступные между телами. Подсистемы тела определяют, через базовый блок, твердые свойства тела.
Основные компоненты sm_four_bar модели
Подсистемы тела в свою очередь состоят из Extruded Solid блоков, соединенных между собой через блоки Rigid Transform. Блоки Extruded Solid обеспечивают твердые свойства, включая геометрию, инерцию, цвет и системы координат - тройки осей, которые кодируют всю информацию о положении и ориентации в модели. Блоки Rigid Transform вращают и перемещают твердые тела, чтобы гарантировать соответствие сборки тел.
Рисунок показывает базовый блок для двухкомпонентной подсистемы тела со ссылками. Эта схема включает три блока Solid, представляющих центральную и дистальную части двоичного звена. Два блока Rigid Transform перемещают периферийные твердые тела в соответствующие положения около концов центрального тела.
Компоненты подсистемы тела
World Frame - добавляет инерционную систему координат к модели.
Rigid Transform - Вращает и перемещает тела и другие системы координат относительно друг друга.
Mechanism Configuration - Определяет ускорение свободного падения в модели.
Solver Configuration - Устанавливает локальные опции решателя Simscape, такие как типы, допуски и временные шаги. Это единственный необходимый блок в модели.
Приведение в действие модели
Можно привести в действие модель, приложив силу или крутящий момент к телу или соединению. Чтобы представлять силы и крутящие моменты, действующие на тело, Simscape Multibody предоставляет библиотеку Forces и Torques. Добавьте блок из этой библиотеки и соедините его с каркасами (каркасами) кузова, к которым вы хотите приложить силу или крутящий момент.
| Блок | Функция |
|---|---|
| External Force and Torque | Общая сила и/или крутящий момент, исходящий вне модели мультитела |
| Internal Force | Пара общих сил между двумя произвольными системами координат |
| Spring and Damper Force | Пара сил пружины и демпфера между двумя произвольными системами координат |
| Inverse Square Law Force | Пара сил с обратной зависимостью от квадратного расстояния между двумя произвольными системами координат (например, электростатические силы Кулона) |
| Gravitational Field | Гравитационная тяга точечной массы на все тела как функция от их расстояний до самой точечной массы |
Рисунок показывает четырехзвенниковую модель с блоком External Force и Torque для назначения силы и крутящего момента в системе координат кривошипной ссылки.
Чтобы задать силу или крутящий момент, действующий на соединение, Simscape Multibody обеспечивает выбор входов приведения в действие непосредственно в блоках соединений. Каждый примитив соединения - основной компонент блока соединений - обеспечивает выбор приведения в действие характерный для этого примитива.
Входные параметры могут быть двух типов:
Движение - Задайте изменяющуюся во времени траекторию заданного примитива соединения.
Сила или крутящий момент - задайте изменяющуюся во времени силу приводов или крутящий момент, действующий на заданный примитив соединения.
Рисунок показывает четырехзвенниковую модель с крутящим моментом приведения в действие, действующим на шарнирное соединение.
Динамическое измерение
Вы можете чувствовать различные динамические переменные между парами систем координат, например, для анализа или системы управления. Выходы измерения могут быть двух типов:
Движение - Вычислите и выводите относительное положение, скорость или ускорение между двумя системами координат Simscape Multibody. Можно чувствовать движение между системами координат, при помощи чувствительности блоков соединений или между произвольными системами координат, при помощи блока Transform Sensor.
Сила или крутящий момент - вычисляет и выводит силы и крутящие моменты, действующие между двумя системами координат Simscape Multibody. Можно почувствовать силу и крутящий момент между системами координат портов определенных блоков Forces и Torques, таких как блок Inverse Square Law Force, или между системами координат портов блока соединений.
Блоки соединений позволяют вам чувствовать различные типы сил и крутящие моменты между их соответствующими системами координат портов, включая:
Сила приводов или крутящий момент, действующий на заданный примитив соединения.
Ограничительная сила и крутящий момент, действующие по всему соединению, чтобы предотвратить движение, нормальное к степеням свободы соединений.
Общая сила и крутящий момент, включая ограничения и примитивные вклады в приведение в действие соединений, действующие по всему шарниру.
Рисунок показывает четырехзвенниковую модель с блоком Transform Sensor для измерения координат траектории между рамкой ссылки и лабораторной системой координат.
