Constant Velocity Joint
Соединение, которое обеспечивает кинематическое ограничение постоянной скорости между двумя валами
- Библиотека:
Simscape/Мультитело/Шарниры
Описание
Блок Constant Velocity Joint применяет кинематическое ограничение постоянной скорости (CV) между его основой и последующими системами координат, источники совпадают во время симуляции. А именно, если Z - оси основы и систем координат последователя оба зафиксированы относительно общей системы координат, Z - компоненты скоростей вращения этих двух систем координат относительно общей системы координат равны.
Блок имеет две степени свободы, которые позволяют Z-осям основы и последующей системы координат произвольно ориентироваться друг относительно друга. Рисунок показывает пример .
Черная и красная системы координат указывают на основу и последующую системы координат блока. Вращение азимута вокруг оси Z базовой системы координат определяет плоскость, в которой происходит угол поворота. Угол поворота вокруг получившейся Y -оси, красной Y -оси, задает ориентацию Z -оси последующей системы координат относительно Z -оси базовой системы координат.
Блок имеет две параметризации, Rotation Sequence (faster simulation) или Quaternion (allows zero bend angle), для определения внутренних состояний соединения. Используйте параметризацию последовательности поворота, когда это возможно, потому что симуляция с этой параметризацией обычно быстрее, чем симуляция с параметризацией кватерниона. Для получения дополнительной информации см. раздел «Внутреннее состояние».
Можно задать необходимые начальные состояния соединения с параметрами под State Targets, такими как положение и скорость азимута и угол поворота.
Блок обладает различными чувствительными способностями. Вы можете чувствовать азимут, угол поворота и их производные по времени в течение симуляции. Кроме того, можно почувствовать силы и крутящие моменты, которые действуют в соединении, такие как ограничительные силы и полный крутящий момент. Смотрите Композитное Измерение Силы/Крутящего Момента для получения дополнительной информации.
Порты
Система координат
B - Базовая система координат
система координат
Порт сопоставлен с базовой системой координат блока соединений. В типичных приложениях, где CV-соединение соединяет два вала, Z ось базовой системы координат выровнена с ведущим валом.
F - Последующая система координат
система координат
Порт сопоставлен с последующей системой координат блока соединений. В типичных приложениях, где CV-соединение соединяет два вала, Z ось последующей системы координат выровнена с ведомым валом.
Вход
mode - Входной сигнал, управляющий режимом соединения
скаляр
Входной сигнал, который управляет режимом соединения, задается как безъядерный скаляр. Режим соединения нормален, когда входной сигнал равен 0, и отключен, когда входной сигнал равен -1. Режим соединения может быть изменен много раз во время симуляции.
Зависимости
Чтобы включить этот порт, в разделе Mode Configuration задайте Mode Provided by Input.
Выход
qb - Угол поворота
скаляр
Угол поворота CV-соединения, возвращаемый в виде скаляра. Эта величина является углом между Z -осями основы и последующей системы координат блока.
Зависимости
Чтобы включить этот порт, в разделе Constant Velocity Primitive (CV) > Sensing > Bend Angle, выберите Position.
wb - Скорость угла поворота
скаляр
Скорость угла поворота CV-соединения, возвращаемая в виде скаляра. Эта величина равна производной по времени от сигнала, выводимого из порта qb.
Зависимости
Чтобы включить этот порт, в разделе Constant Velocity Primitive (CV) > Sensing > Bend Angle, выберите Velocity.
bb - Ускорение угла поворота
скаляр
Ускорение угла поворота CV-соединения, возвращаемое в виде скаляра. Эта величина равна второй производной по времени от сигнала, выводимого из порта qb.
Зависимости
Чтобы включить этот порт, в разделе Constant Velocity Primitive (CV) > Sensing > Bend Angle, выберите Acceleration.
qa - Азимут
скаляр
Азимут CV-шарнира, возвращается в виде скаляра. Эта величина является углом поворота вокруг Z оси базовой системы координат. Вращение определяет плоскость, в которой происходит угол поворота.
Зависимости
Чтобы включить этот порт, в разделе Constant Velocity Primitive (CV) > Sensing > Azimuth, выберите Position.
wa - Скорость азимута
скаляр
Скорость азимута CV-соединения, возвращаемая в виде скаляра. Эта величина равна производной по времени от сигнала, выводимого из порта qa.
Зависимости
Чтобы включить этот порт, в разделе Constant Velocity Primitive (CV) > Sensing > Azimuth, выберите Velocity.
ba - Ускорение азимута
скаляр
Ускорение азимута CV-соединения, возвращаемое в виде скаляра. Эта величина равна второй производной по времени от сигнала, выводимого из порта qa.
Зависимости
Чтобы включить этот порт, в разделе Constant Velocity Primitive (CV) > Sensing > Azimuth, выберите Acceleration.
fc - Ограничительная сила
скаляр
Ограничительная сила, которая действует в соединении, возвращается как скаляр. Сила поддерживает поступательные ограничения соединения. Дополнительные сведения см. в разделе Силы ограничения чувств.
Зависимости
Чтобы включить этот порт, в разделе Composite Force/Torque Sensing выберите Constraint Force.
tc - Ограничительный крутящий момент
скаляр
Ограничительный крутящий момент, действующий в соединении, возвращается как скаляр. Крутящий момент поддерживает вращательные ограничения соединения. Для получения дополнительной информации см. раздел «Измерение силы и крутящего момента».
Зависимости
Чтобы включить этот порт, в разделе Composite Force/Torque Sensing выберите Constraint Torque.
ft - Общая сила
скаляр
Общая сила, действующая в суставе, возвращается как скаляр. Общая сила является суммой сил, передаваемых от одной системы координат к другому через соединение. Сила включает в себя приведение в действие, внутренние и ограничительные силы. Для получения дополнительной информации см. раздел «Измерение силы и крутящего момента».
Зависимости
Чтобы включить этот порт, в разделе Composite Force/Torque Sensing выберите Total Force.
tt - Полный крутящий момент
скаляр
Полный крутящий момент, действующий в соединении, возвращается как скаляр. Полный крутящий момент - это сумма крутящих моментов, передаваемых от одной системы координат к другому через соединение. Крутящий момент включает в себя приведение в действие, внутренние и ограничительные моменты. Для получения дополнительной информации см. раздел «Измерение силы и крутящего момента».
Зависимости
Чтобы включить этот порт, в разделе Composite Force/Torque Sensing выберите Total Torque.
Параметры
Примитив постоянной скорости (CV)
Internal State - Внутренняя параметризация соединения
Rotation Sequence (faster simulations) (по умолчанию) | Quaternion (allows zero bend angle)
Выберите параметризацию, чтобы задать внутренние состояния соединения.
Rotation Sequence (faster simulations)Блок Constant Velocity Joint использует параметризацию последовательности поворота Z-Y-Z. Угол поворота второй Z -оси является отрицательным углом поворота первой Z -оси.
Используйте этот метод по возможности, потому что симуляция с этой параметризацией обычно быстрее, чем симуляция с параметризацией кватерниона. Однако параметризация последовательности поворота Z-Y-Z имеет кинематическую особенность, когда угол поворота равен нулю. Если требуется нулевой угол поворота, установите Internal State равным
Quaternion (allows zero bend angle).
Quaternion (allows zero bend angle)Блок Constant Velocity Joint использует параметризацию кватерниона. Чтобы применить кинематическое ограничение CV, четвертый компонент кватерниона, Z-компонент векторной части, всегда равен нулю.
Используйте этот метод, когда требуется нулевой угол поворота. Этот метод не имеет кинематической особенности при нулевом угле поворота, но имеет кинематическую особенность, когда угол поворота равен 180 степеням. Симуляция с этой параметризацией обычно медленнее, чем симуляция с Z-Y-Z параметризацией.
State Targets > Specify Position Target - Задавать ли цель положения
off (по умолчанию) | on
Выберите этот параметр, чтобы включить параметры для определения положения цели соединения.
State Targets > Specify Position Target > Priority - Приоритетный уровень целевого положения
High (desired) (по умолчанию) | Low (approximate)
Установите уровень приоритета цели положения. Для получения дополнительной информации см. раздел «Направляющая сборка».
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, в разделе Constant Velocity Primitive (CV) > State Targets, выберите Specify Position Target.
State Targets > Specify Position Target > Value - Углы для определения положения цели
Bend Angle Only (по умолчанию) | Bend Angle and Azimuth
Задавать ли цель положения CV-соединения в начале симуляции можно только с помощью угла поворота или угла поворота и азимута.
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, в разделе Constant Velocity Primitive (CV) > State Targets, выберите Specify Position Target.
State Targets > Specify Position Target > Value > Bend Angle - Угол поворота для задания
45 deg (по умолчанию)
Задайте угол поворота CV-соединения.
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, в разделе Constant Velocity Primitive (CV) > State Targets, выберите Specify Position Target.
State Targets > Specify Position Target > Value > Azimuth - Азимут для определения
0 <reservedrangesplaceholder0> (по умолчанию)
Задайте азимут CV-соединения.
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, в разделе Constant Velocity Primitive (CV) > State Targets > Specify Position Target > Value, выберите Bend Angle and Azimuth.
State Targets > Specify Velocity Target - Задавать ли цель скорости
off (по умолчанию) | on
Выберите этот параметр, чтобы включить параметры для определения цели скорости соединения.
State Targets > Specify Velocity Target > Priority - Приоритетный уровень заданного значения скорости
High (desired) (по умолчанию) | Low (approximate)
Установите уровень приоритета цели скорости. Для получения дополнительной информации см. раздел «Направляющая сборка».
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, в разделе Constant Velocity Primitive (CV) > State Targets, выберите Specify Velocity Target.
State Targets > Specify Velocity Target > Value - Параметры для задания цели скорости
Bend Angle Only (по умолчанию) | Bend Angle and Azimuth
Задавать ли цель скорости CV-соединения в начале симуляции можно только с помощью угла поворота или угла поворота и азимута.
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, в разделе Constant Velocity Primitive (CV) > State Targets, выберите Specify Velocity Target.
State Targets > Specify Velocity Target > Value > Bend Angle - Задает угловую скорость поворота
0 <reservedrangesplaceholder0> (по умолчанию)
Задайте угловую скорость поворота CV-соединения.
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, в разделе Constant Velocity Primitive (CV) > State Targets, выберите Specify Velocity Target.
State Targets > Specify Velocity Target > Value > Azimuth - Азимутальная скорость для определения
0 <reservedrangesplaceholder0> (по умолчанию)
Задайте азимутальную скорость CV-соединения.
Зависимости
Чтобы включить этот параметр, в разделе Constant Velocity Primitive (CV) > State Targets > Specify Velocity Target > Value, выберите Bend Angle and Azimuth.
Sensing > Bend Angle > Position - Чувствовать ли угол поворота
off (по умолчанию) | on
Выберите этот параметр, чтобы включить qb портов.
Sensing > Bend Angle > Velocity - Измерять ли скорость угла поворота
off (по умолчанию) | on
Выберите этот параметр, чтобы включить wb портов.
Sensing > Bend Angle > Acceleration - Ощущать ли ускорение угла поворота
off (по умолчанию) | on
Выберите этот параметр, чтобы включить bb портов.
Sensing > Azimuth > Position - Чувствовать ли азимут
off (по умолчанию) | on
Выберите этот параметр, чтобы включить qa портов.
Sensing > Azimuth > Velocity - Измерять ли скорость азимута
off (по умолчанию) | on
Выберите этот параметр, чтобы включить wa портов.
Sensing > Azimuth > Acceleration - Ощущать ли ускорение азимута
off (по умолчанию) | on
Выберите этот параметр, чтобы включить ba портов.
Строение режима
Mode - Режим соединения
Normal (по умолчанию) | Disengaged | Provided by Input
Задайте режим соединения для симуляции.
| Метод | Описание |
|---|---|
Normal | Соединение ведет себя нормально на протяжении всей симуляции. |
Disengaged | Соединение разъединяется в течение всей симуляции. |
Provided by Input | Эта опция открывает порт mode, который можно подключить к входному сигналу, чтобы изменить режим соединения во время симуляции. Режим соединения нормален, когда входной сигнал равен 0, и отключен, когда входной сигнал равен -1. Режим соединения может быть изменен много раз во время симуляции. |
Измерение композитной силы/крутящего момента
Direction - Направление измерения
Follower on Base (по умолчанию) | Base on Follower
Силы и крутящие моменты, которые последующая система координат оказывает на базовую систему координат или базовую систему координат, влияют на последующую систему координат. Противоположное направление изменяет знак измерений. Для получения дополнительной информации см. раздел «Направление измерения силы и крутящего момента».
Follower on BaseОпределите силу и крутящий момент, которые последующая система координат оказывает на базовую систему координат.
Base on FollowerОпределите силу и крутящий момент, которые базовая система координат оказывает на последующую систему координат.
Resolution Frame - Система координат для разрешения измерений
Base (по умолчанию) | Follower
Система координат, используемый для разрешения измерений. Выбор имеет значение только в том случае, если соединение имеет вращательные степени свободы.
BaseБлок соединений разрешает измерения в координатах базовой системы координат.
FollowerБлок соединений разрешает измерения в координатах последующей системы координат.
Constraint Force - Чувствовать ли ограничительную силу в соединении
off (по умолчанию) | on
Выберите этот параметр, чтобы включить fc портов.
Constraint Torque - Чувствовать ли ограничительный крутящий момент в соединении
off (по умолчанию) | on
Выберите этот параметр, чтобы включить tc портов.
Total Force - Ощущать ли общую силу в соединении
off (по умолчанию) | on
Выберите этот параметр, чтобы включить ft портов.
Total Torque - Чувствовать ли полный крутящий момент в соединении
off (по умолчанию) | on
Выберите этот параметр, чтобы включить tt портов.
