Моделируйте кинематическую цепь с обратной связью

Обзор модели

Этот пример показывает, как смоделировать четырехзвенники - замкнутую кинематическую цепь, содержащую четыре тела, которые соединяются через шарниры вращения. Одно из ссылок фиксируется на лабораторной системе координат и выступает в качестве земли. Эта ссылка заменена здесь двумя шарнирными установками, соединенными через твердое преобразование поступательного движения. Настраиваемая smdoc_compound_rigid_bodies библиотека предоставляет блоки подсистемы тела, используемые в примере.

Revolute Joint блоки позволяют вам смоделировать соединения, соединяющие соседние тела, и помогают задать их начальные состояния. Simscape™ Multibody™ программное обеспечение удовлетворяет цели совместного состояния именно в том случае, если она кинематически действительна и не конфликтует с другими целями состояния. Параметр Priority позволяет вам задать, какие цели нужно сначала попытаться удовлетворить.

Построение модели

Для моделирования четырехзвенника:

Запустите новую модель.

Перетащите эти блоки в модель. Твердые блоки Твердого Преобразования определяют расстояние между двумя шарнирными установками. Это расстояние является длиной неявного заземления ссылки.

Библиотека	Блок	Количество
Simscape> Utilities	Solver Configuration	1
Simscape> Multibody> Utilities	Mechanism Configuration	1
Simscape> Multibody> Frames and Transforms	World Frame	1
Simscape> Multibody> Frames and Transforms	Rigid Transform	2

Соедините и назовите блоки как показано на рисунке. Порты базовой системы координат Блоков Твердого Преобразования должны соединяться с блоком лабораторной системы координат.
От Simscape> Multibody> Joints библиотека, тянитесь четыре Revolute Joint блоки в модель.
В MATLAB^® в командной строке введите smdoc_compound_rigid_bodies. Откроется пользовательская библиотека с блоками составной подсистемы тела.
Из smdoc_compound_rigid_bodies перетащите мышью следующие блоки.

Блок Количество
Поворотное крепление 2
Двоичная ссылка A 2
Двоичная ссылка B 1
Соедините и назовите блоки как показано на рисунке. Вы должны расположить порты системы координат пользовательских блоков подсистемы тела точно так, как показано на рисунке.

Блок	Количество
Поворотное крепление	2
Двоичная ссылка A	2
Двоичная ссылка B	1

Задайте параметры блоков

В Блок Твердого Преобразования диалоговых окнах задайте смещение между шарнирными установками и лабораторной системой координат. Шарнирные опоры приняты симметрично расположенными вокруг этой системы координат.

Параметр	Преобразование кривошипа в основание	Преобразование базы Рокера
Translation> Method	`Standard Axis`	`Standard Axis`
Translation> Axis	`-Y`	`+Y`
Translation> Offset	`15` в единицах `cm`	`15` в единицах `cm`

В каждом диалоговом окне блока двоичных ссылок задайте параметр length.

Блок Длина (см)
Двоичная ссылка A 10
Двоичная ссылка B 35
Двоичная ссылка A1 20

Блок	Длина (см)
Двоичная ссылка A	`10`
Двоичная ссылка B	`35`
Двоичная ссылка A1	`20`

Направляющая сборка и визуализация модели

Направляющая сборка блока путем определения необходимого начального состояния для одного или нескольких соединений в модели. Чтобы задать начальный угол 30 ° для соединения База - Кривошип:

В диалоговом окне «База-Кривошипное соединение» разверните State Targets и выберите Specify Position Target.
В Value введите -30 и нажмите OK.
На вкладке Modeling нажмите Update Model.
В Mechanics Explorer откроется статическое отображение четырехзвенника в его начальном строении. Если указанные положения шарниров действительны и совместимы, начальное строение точно соответствует этим целям состояний.

Проверьте Сборку блока

Чтобы проверить, были ли достигнуты - и как именно - цели вашего состояния, можно использовать Simscape Variable Viewer или Simscape Multibody Model Report.

Чтобы открыть Simscape Variable Viewer, в галерее Apps, нажмите Simscape Variable Viewer. Чтобы открыть Simscape Multibody Model Report, обновите схему и в панели меню Mechanics Explorer выберите Tools > Model Report.

Рисунок показывает пример отчета модели. Желтый маркер указывает, что цель состояния Base-Rocker Revolute Joint была удовлетворена приблизительно только. Оставшийся зеленый маркер указывает, что оставшаяся цель состояния была точно удовлетворена.

Моделируйте модель

Запустите симуляцию. Mechanics Explorer показывает 3-D анимацию сборки четырехзвенников. Сборка перемещается из-за силы тяжести, заданной в блоке Mechanism Configuration.

Откройте образец модели

Чтобы увидеть полную модель сборки с четырехзвенниками, в командной строке MATLAB введите:

smdoc_four_bar

Документация