В этом примере показано, как создать систему, которая моделирует движение колеса вниз по наклонной плоскости при помощи блока Spatial Contact Force.
Чтобы создать новую модель Simscape™ Multibody™, в MATLAB® в командной строке введите:
smnew % create new Simscape Multibody model
В модель добавьте:
Один Rigid Transform блоков
Один 6-DOF Joint блок
Один Cylindrical Solid блок
Один Spatial Contact Force блок
Удалите Scope, PS-Simulink Converter и Simulink-PS Converter блоки. Переименуйте и соедините блоки как показано на следующем рисунке.
Присвойте эти свойства расположению колеса:
| Property | Значение |
|---|---|
| Rotation> Method | Aligned Axes |
| Rotation> Pair 1> Follower | +Z |
| Rotation> Pair 1> Base | -Y |
| Rotation> Pair 2> Follower | +X |
| Rotation> Pair 2> Base | +X |
| Translation> Method | None |
Присвойте эти свойства параметру Наклон наклона (Ramp Incline):
| Property | Значение |
|---|---|
| Rotation> Method | Standard Axis |
| Rotation> Axis | +Y |
| Rotation> Angle | 5 deg |
| Translation> Method | Cartesian |
| Translation> Offset | [30 0 -15] cm |
Присвойте эти свойства цилиндрическому колесу:
| Property | Значение |
|---|---|
| Geometry> Radius | 5 cm |
| Geometry> Length | 4 cm |
| Geometry> Export> Entire Geometry | selected |
| Inertia> Type | Calculate from Geometry |
| Inertia> Based on | Density |
| Inertia> Density | 650 kg/m^3 |
| Graphic> Type | From Geometry |
| Graphic> Visual Properties | Simple |
| Graphic> Visual Properties> Color | [0.6 0.0 0.0] |
| Graphic> Visual Properties> Opacity | 1.0 |
| Frames> Show Port R | selected |
Присвойте эти свойства Наклонная плоскость:
| Property | Значение |
|---|---|
| Geometry> Dimensions | [90 20 5] cm |
| Geometry> Export> Entire Geometry | selected |
| Inertia> Type | Calculate from Geometry |
| Inertia> Based on | Density |
| Inertia> Density | 1000 kg/m^3 |
| Graphic> Type | From Geometry |
| Graphic> Visual Properties | Simple |
| Graphic> Visual Properties> Color | [0.4196 0.5569 0.1373] |
| Graphic> Visual Properties> Opacity | 1.0 |
| Frames> Show Port R | selected |
Присвойте эти свойства силе контакта:
| Property | Значение |
|---|---|
| Normal Force> Stiffness | 1e6 N/m |
| Normal Force> Damping | 1e3 N/(m/s) |
| Normal Force> Normal Force: Transition Region Width | 1e-4 m |
| Frictional Force> Method | Smooth Stick-Slip |
| Frictional Force> Coefficient of Static Friction | 0.3 |
| Frictional Force> Coefficient of Dynamic Friction | 0.3 |
| Frictional Force> Critical Velocity | 0.01 m/s |
| Sensing> Separation Distance | unselected |
| Sensing> Normal Force | unselected |
| Sensing> Frictional Force Magnitude | unselected |
На вкладке Modeling выберите Model Settings > Model Settings, чтобы открыть параметры конфигурации. На панели Решатель, в разделе Solver details, обновите следующее:
| Max step size: | 1e-3 |
| Absolute tolerance: | 1e-3 |
На данной точке блок Cylindrical Wheel и блок Inclined Plane должны иметь порт геометрии. Как показано на рисунке, соедините порты геометрии блоков Наклонная Плоскость и Цилиндрическое Колесо с базовым и последующим портами блока Spatial Contact Force, соответственно.
На вкладке Simulation нажмите Run. В окне MATLAB откроется панель Mechanics Explorer, и вы увидите, как цилиндрическое колесо поворачивается вниз по поверхности.
Процесс моделирования, описанный выше, может использоваться, чтобы разработать более сложные модели, которые включают силы контакта. Чтобы увидеть более сложную модель, в командной строке MATLAB введите:
sm_bumper_car % open Simscape Multibody bumper car model
Откройте Bumper Car Playset.
Модель выполнена из двух конструкций: автомобиля и рамповой структуры. Блоки Spatial Contact Force, которые используются для моделирования сил контакта между каждым колесом автомобиля и пандусами, размещены в Car to Ramp подсистемы.
Чтобы симулировать модель, на вкладке Simulation, нажмите Run. В Mechanics Explorer можно увидеть машину-бампер, катящуюся по нескольким пандусам.
