Соединение с тремя призматическими и тремя вращательными примитивами
Соединения
Этот блок представляет соединение тремя поступательными и тремя вращательными степенями свободы. Три призматических примитива обеспечивают поступательные степени свободы. Три вращательных примитива обеспечивают вращательные степени свободы.
Объединенные степени свободы
Блок соединений представляет движение между базой и последующей системой координат как последовательность изменяющихся во времени преобразований. Каждый объединенный примитив применяет одно преобразование в этой последовательности. Преобразование переводит или вращает систему координат последователя относительно объединенной примитивной базовой системы координат. Для всех кроме первого объединенного примитива базовая система координат совпадает с системой координат последователя предыдущего объединенного примитива в последовательности.
На каждом временном шаге во время симуляции блок соединений применяет последовательность изменяющихся во времени преобразований системы координат в этом порядке:
Перевод:
Вдоль оси X X Призматических Примитивов (Пкс) базовая система координат.
Вдоль оси Y Призматической Примитивной базовой системы координат (Py) Y. Эта система координат является совпадающей с X Призматическими Примитивами (Пкс) система координат последователя.
Вдоль оси Z Призматической Примитивной базовой системы координат (Pz) Z. Эта система координат является совпадающей с Призматической Примитивной системой координат последователя (Py) Y.
Вращение:
Об оси X X Вращательных примитивов (Rx) базовая система координат. Эта система координат является совпадающей с Призматической Примитивной системой координат последователя (Pz) Z.
Об оси Y Вращательного примитива Y (Рай) базовая система координат. Эта система координат является совпадающей с X Вращательными примитивами (Rx) система координат последователя.
Об оси Z Вращательного примитива Z (С пассивной паузой) базовая система координат. Эта система координат является совпадающей с Вращательным примитивом Y (Рай) система координат последователя.
Рисунок показывает последовательность, в которой объединенные преобразования происходят на данном шаге времени симуляции. Получившаяся система координат каждого преобразования служит базовой системой координат для следующего преобразования. Поскольку 3-D вращение происходит как последовательность, для двух осей возможно выровняться, вызывая к потере одной вращательной степени свободы. Это явление известно как блокировку карданова подвеса.
Объединенная последовательность преобразования
Набор дополнительного состояния предназначается для блока руководства для каждого объединенного примитива. Цели включают положение и скорость. Приоритетный уровень устанавливает относительную важность целей состояния. Если две цели несовместимы, приоритетный уровень определяет который из целей, чтобы удовлетворить.
Внутренние параметры механики составляют аккумулирование энергии и рассеяние в каждом объединенном примитиве. Спрингское действие как элементы аккумулирования энергии, сопротивляясь любой попытке переместить объединенный примитив от его положения равновесия. Объединенные демпферы действуют как энергетические элементы рассеяния. Спрингс и демпферы строго линейны.
В почти ведущем винте и постоянных скоростных примитивах, объединенные пределы служат, чтобы обуздать область значений движения между системами координат. Объединенный примитив может иметь нижнюю границу, верхнюю границу, обоих, или, в состоянии по умолчанию, ни одном. Чтобы осуществить границы, соединение добавляет в каждого пружинный демпфер. Чем более жесткий пружина, тем тяжелее остановка или возврат, если колебания возникают. Чем более сильный демпфер, тем глубже вязкие потери, которые постепенно уменьшают колебания контакта или в сверхослабленных примитивах, мешают им формироваться в целом.
Каждый объединенный примитив имеет набор дополнительного приведения в действие и распознающихся портов. Порты приведения в действие принимают входные параметры физического сигнала, которые управляют объединенными примитивами. Эти входные параметры могут быть силами и крутящими моментами или желаемой объединенной траекторией. Распознающиеся порты предоставляют физическому сигналу выходные параметры, которые измеряют объединенное примитивное движение, а также силы приводов и крутящие моменты. Режимы приведения в действие и распознающиеся типы меняются в зависимости от объединенного примитива.
Задайте призматические примитивные цели состояния и их приоритетные уровни. Цель состояния является требуемым значением для одного из объединенных параметров состояния — положение и скорость. Приоритетный уровень является относительной важностью цели состояния. Это определяет, как точно цель должна быть достигнута. Используйте инструмент Model Report в Mechanics Explorer, чтобы проверять состояние блока на каждую объединенную цель состояния.
Выберите эту опцию, чтобы задать желаемое объединенное примитивное положение в начальный момент времени. Это - относительное положение, измеренное вдоль объединенной примитивной оси, системы координат последователя относительно источника базовой системы координат. Заданная цель разрешена в базовой системе координат. Выбирание этой опции отсоединяет поля приоритета и значения.
Выберите эту опцию, чтобы задать желаемую объединенную примитивную скорость в начальный момент времени. Это - относительная скорость, измеренная вдоль объединенной примитивной оси, системы координат последователя относительно источника базовой системы координат. Это разрешено в базовой системе координат. Выбирание этой опции отсоединяет поля приоритета и значения.
Выберите целевой приоритет состояния. Это - уровень важности, присвоенный цели состояния. Если всем целям состояния нельзя одновременно удовлетворить, приоритетный уровень определяет, каким целям удовлетворить сначала и как тесно удовлетворить им. Эта опция применяется и к целям состояния положения и скорости.
| Приоритетный уровень | Описание |
|---|---|
High (desired) | Удовлетворите цели состояния точно |
Low (approximate) | Удовлетворите цели состояния приблизительно |
Примечание
Во время сборки высокоприоритетные цели ведут себя как точные руководства. Низкоприоритетные цели ведут себя как грубые руководства.
Введите целевое численное значение состояния. Значением по умолчанию является 0. Выберите или введите физическую единицу измерения. Значением по умолчанию является m для положения и m/s для скорости.
Задайте призматическую примитивную внутреннюю механику. Внутренняя механика включает линейные упругие силы, составляя аккумулирование энергии, и ослабляя силы, составляя энергетическое рассеяние. Можно проигнорировать внутреннюю механику путем хранения пружинной жесткости и значений коэффициента демпфирования в 0.
Введите пружинное положение равновесия. Это - расстояние между основой и системами координат последователя, в которых упругая сила является нулем. Значение по умолчанию 0. Выберите или введите физическую единицу измерения. Значением по умолчанию является m.
Введите линейный коэффициент упругости. Это - сила, необходимая для переноса примитива соединения на единичное расстояние. Значением по умолчанию является 0. Выберите или введите физическую единицу измерения. Размерность по умолчанию является N/m.
Введите линейный коэффициент демпфирования. Это - сила, требуемая обеспечить постоянную объединенную примитивную скорость между базой и последующей системой координат. Значением по умолчанию является 0. Выберите или введите физическую единицу измерения. Значением по умолчанию является N/(m/s).
Ограничьте область значений движения объединенного примитива. Соединение ограничивает пружинные демпферы использования, чтобы сопротивляться перемещению мимо границ области значений. Объединенный примитив может иметь нижнюю границу, верхнюю границу, обоих, или, в состоянии по умолчанию, ни одном. Чем более жесткий пружина, тем тяжелее остановка или возврат, если колебания возникают. Чем более сильный демпфер, тем больше вязкие потери, которые постепенно уменьшают колебания контакта или в сверхослабленных примитивах, мешают им формироваться в целом.
Выберите, чтобы добавить нижнюю границу в область значений движения объединенного примитива.
Выберите, чтобы добавить верхнюю границу в область значений движения объединенного примитива.
Местоположение мимо, чтобы сопротивляться объединенному перемещению. Местоположение является смещением от основы до последователя, как измерено в базовой системе координат, в которой начинается контакт. Это - расстояние вдоль оси в призматических примитивах, углу об оси во вращательных примитивах и углу между двумя осями в сферических примитивах.
Сопротивление пружины контакта к смещению мимо объединенного предела. Пружина линейна, и ее жесткость является постоянной. Чем больше значение, тем тяжелее остановка. Пропорция пружины силам демпфера определяет, является ли остановка underdamped и подверженный колебаниям на контакте.
Сопротивление демпфера контакта, чтобы двинуться мимо объединенного предела. Демпфер линеен, и его коэффициент является постоянным. Чем больше значение, тем больше вязкие потери, которые постепенно уменьшают колебания контакта, если кто-либо возникает. Пропорция пружины силам демпфера определяет, является ли остановка underdamped и подверженный колебаниям на контакте.
Область, по которой можно повысить силу пружинного демпфера до ее полного значения. Область является расстоянием вдоль оси в призматических примитивах, углу об оси во вращательных примитивах и углу между двумя осями в сферических примитивах.
Чем меньший область, тем более резкое начало контакта и меньшего такт требуется из решателя. В компромиссе между точностью симуляции и скоростью симуляции, уменьшая область перехода улучшает точность, в то время как расширение его улучшает скорость.
Задайте опции приведения в действие для призматического объединенного примитива. Режимы приведения в действие включают Force и Motion. Выбор Provided by Input из выпадающего списка для режима приведения в действие добавляет соответствующий порт физического сигнала в блок. Используйте этот порт, чтобы задать входной сигнал. Сигналы приведения в действие разрешены в базовой системе координат.
Выберите установку силы приводов. Настройкой по умолчанию является None.
| Установка силы приводов | Описание |
|---|---|
None | Никакая сила приводов. |
Provided by Input | Сила приводов от физического сигнала вводится. Сигнал обеспечивает силу, действующую на систему координат последователя относительно базовой системы координат вдоль объединенной примитивной оси. Равная и противоположная сила действует на базовую систему координат. |
Automatically computed | Сила приводов от автоматического вычисления. Simscape™ Multibody™ вычисляет и применяет силу приводов на основе динамики модели. |
Выберите установку движения приведения в действие. Настройкой по умолчанию является Automatically Computed.
| Установка движения приведения в действие | Описание |
|---|---|
Provided by Input | Соедините примитивное движение от входа физического сигнала. Сигнал обеспечивает желаемую траекторию системы координат последователя относительно базовой системы координат вдоль объединенной примитивной оси. |
Automatically computed | Соедините примитивное движение от автоматического вычисления. Simscape Multibody вычисляет и применяет объединенное примитивное движение на основе динамики модели. |
Выберите переменные, чтобы распознаться в призматическом объединенном примитиве. Выбор переменной осушает порт физического сигнала, который выводит измеренное количество в зависимости от времени. Каждая величина измеряется для системы координат последователя относительно базовой системы координат. Это разрешено в базовой системе координат. Можно использовать сигналы измерения для анализа или, как введено в системе управления.
Выберите эту опцию, чтобы обнаружить относительное положение системы координат последователя относительно источника базовой системы координат вдоль объединенной примитивной оси.
Выберите эту опцию, чтобы обнаружить относительную скорость системы координат последователя относительно источника базовой системы координат вдоль объединенной примитивной оси.
Выберите эту опцию, чтобы обнаружить относительное ускорение системы координат последователя относительно источника базовой системы координат вдоль объединенной примитивной оси.
Выберите эту опцию, чтобы обнаружить силу приводов, действующую на систему координат последователя относительно базовой системы координат вдоль объединенной примитивной оси.
Задайте цели состояния вращательного примитива и их приоритетные уровни. Цель состояния является требуемым значением для одного из объединенных параметров состояния — положение и скорость. Приоритетный уровень является относительной важностью цели состояния. Это определяет, как точно цель должна быть достигнута. Используйте инструмент Model Report в Mechanics Explorer, чтобы проверять состояние блока на каждую объединенную цель состояния.
Выберите эту опцию, чтобы задать желаемое объединенное примитивное положение в начальный момент времени. Это - относительный угол поворота, измеренный об объединенной примитивной оси, системы координат последователя относительно базовой системы координат. Заданная цель разрешена в базовой системе координат. Выбирание этой опции отсоединяет поля приоритета и значения.
Выберите эту опцию, чтобы задать желаемую объединенную примитивную скорость в начальный момент времени. Это - относительная скорость вращения, измеренная об объединенной примитивной оси, системы координат последователя относительно базовой системы координат. Это разрешено в базовой системе координат. Выбирание этой опции отсоединяет поля приоритета и значения.
Выберите целевой приоритет состояния. Это - уровень важности, присвоенный цели состояния. Если всем целям состояния нельзя одновременно удовлетворить, приоритетный уровень определяет, каким целям удовлетворить сначала и как тесно удовлетворить им. Эта опция применяется и к целям состояния положения и скорости.
| Приоритетный уровень | Описание |
|---|---|
High (desired) | Удовлетворите цели состояния точно |
Low (approximate) | Удовлетворите цели состояния приблизительно |
Примечание
Во время сборки высокоприоритетные цели ведут себя как точные руководства. Низкоприоритетные цели ведут себя как грубые руководства.
Введите целевое численное значение состояния. Значением по умолчанию является 0. Выберите или введите физическую единицу измерения. Значением по умолчанию является deg для положения и deg/s для скорости.
Задайте вращательный примитив внутренняя механика. Внутренняя механика включает линейные пружинные крутящие моменты, составляя аккумулирование энергии и линейные крутящие моменты затухания, составляя энергетическое рассеяние. Можно проигнорировать внутреннюю механику путем хранения пружинной жесткости и значений коэффициента демпфирования в 0.
Введите пружинное положение равновесия. Это - угол поворота между базой и последующей системой координат, в которой пружинный крутящий момент является нулем. Значение по умолчанию 0. Выберите или введите физическую единицу измерения. Значением по умолчанию является deg.
Введите линейный коэффициент упругости. Это - крутящий момент, требуемый вращать объединенный примитив модульным углом. Значением по умолчанию является 0. Выберите или введите физическую единицу измерения. Значением по умолчанию является N*m/deg.
Введите линейный коэффициент демпфирования. Это - крутящий момент, требуемый обеспечить постоянную объединенную примитивную скорость вращения между базой и последующей системой координат. Значением по умолчанию является 0. Выберите или введите физическую единицу измерения. Значением по умолчанию является N*m/(deg/s).
Ограничьте область значений движения объединенного примитива. Соединение ограничивает пружинные демпферы использования, чтобы сопротивляться перемещению мимо границ области значений. Объединенный примитив может иметь нижнюю границу, верхнюю границу, обоих, или, в состоянии по умолчанию, ни одном. Чем более жесткий пружина, тем тяжелее остановка или возврат, если колебания возникают. Чем более сильный демпфер, тем больше вязкие потери, которые постепенно уменьшают колебания контакта или в сверхослабленных примитивах, мешают им формироваться в целом.
Выберите, чтобы добавить нижнюю границу в область значений движения объединенного примитива.
Выберите, чтобы добавить верхнюю границу в область значений движения объединенного примитива.
Местоположение мимо, чтобы сопротивляться объединенному перемещению. Местоположение является смещением от основы до последователя, как измерено в базовой системе координат, в которой начинается контакт. Это - расстояние вдоль оси в призматических примитивах, углу об оси во вращательных примитивах и углу между двумя осями в сферических примитивах.
Сопротивление пружины контакта к смещению мимо объединенного предела. Пружина линейна, и ее жесткость является постоянной. Чем больше значение, тем тяжелее остановка. Пропорция пружины силам демпфера определяет, является ли остановка underdamped и подверженный колебаниям на контакте.
Сопротивление демпфера контакта, чтобы двинуться мимо объединенного предела. Демпфер линеен, и его коэффициент является постоянным. Чем больше значение, тем больше вязкие потери, которые постепенно уменьшают колебания контакта, если кто-либо возникает. Пропорция пружины силам демпфера определяет, является ли остановка underdamped и подверженный колебаниям на контакте.
Область, по которой можно повысить силу пружинного демпфера до ее полного значения. Область является расстоянием вдоль оси в призматических примитивах, углу об оси во вращательных примитивах и углу между двумя осями в сферических примитивах.
Чем меньший область, тем более резкое начало контакта и меньшего такт требуется из решателя. В компромиссе между точностью симуляции и скоростью симуляции, уменьшая область перехода улучшает точность, в то время как расширение его улучшает скорость.
Задайте опции приведения в действие для примитивного шарнирного соединения. Режимы приведения в действие включают Torque и Motion. Выбор Provided by Input из выпадающего списка для режима приведения в действие добавляет соответствующий порт физического сигнала в блок. Используйте этот порт, чтобы задать входной сигнал. Входные сигналы разрешены в базовой системе координат.
Выберите установку крутящего момента приведения в действие. Настройкой по умолчанию является None.
| Установка крутящего момента приведения в действие | Описание |
|---|---|
None | Никакой крутящий момент приведения в действие. |
Provided by Input | Крутящий момент приведения в действие от физического сигнала вводится. Сигнал обеспечивает крутящий момент, действующий на систему координат последователя относительно базовой системы координат об объединенной примитивной оси. Равный и противоположный крутящий момент действует на базовую систему координат. |
Automatically computed | Крутящий момент приведения в действие от автоматического вычисления. Simscape Multibody вычисляет и применяет крутящий момент приведения в действие на основе динамики модели. |
Выберите установку движения приведения в действие. Настройкой по умолчанию является Automatically Computed.
| Установка движения приведения в действие | Описание |
|---|---|
Provided by Input | Соедините примитивное движение от входа физического сигнала. Сигнал обеспечивает желаемую траекторию системы координат последователя относительно базовой системы координат вдоль объединенной примитивной оси. |
Automatically computed | Соедините примитивное движение от автоматического вычисления. Simscape Multibody вычисляет и применяет объединенное примитивное движение на основе динамики модели. |
Выберите переменные, чтобы распознаться в примитивном шарнирном соединении. Выбор переменной осушает порт физического сигнала, который выводит измеренное количество в зависимости от времени. Каждая величина измеряется для системы координат последователя относительно базовой системы координат. Это разрешено в базовой системе координат. Можно использовать сигналы измерения для анализа или, как введено в системе управления.
Выберите эту опцию, чтобы обнаружить относительный угол поворота системы координат последователя относительно базовой системы координат об объединенной примитивной оси.
Выберите эту опцию, чтобы обнаружить относительную скорость вращения системы координат последователя относительно базовой системы координат об объединенной примитивной оси.
Выберите эту опцию, чтобы обнаружить относительное угловое ускорение системы координат последователя относительно базовой системы координат об объединенной примитивной оси.
Выберите эту опцию, чтобы обнаружить крутящий момент приведения в действие, действующий на систему координат последователя относительно базовой системы координат об объединенной примитивной оси.
Задайте режим соединения. Объединенный режим может быть нормален или разъединен в течение симуляции, или можно обеспечить входной сигнал, чтобы изменить режим во время симуляции.
Выберите одну из следующих опций, чтобы задать режим соединения. Настройкой по умолчанию является Normal.
| Метод | Описание |
|---|---|
Normal | Соединение обычно ведет себя в течение симуляции. |
Disengaged | Соединение расцеплено в течение симуляции. |
Provided by Input | Эта опция осушает порт mode, который можно соединить с входным сигналом, чтобы изменить объединенный режим во время симуляции. Объединенный режим нормален, когда входным сигналом является 0 и расцепленный, когда входным сигналом является -1. Объединенный режим может изменяться много раз во время симуляции. |
Выберите составные силы и крутящие моменты, чтобы распознаться. Их измерения охватывают все объединенные примитивы и не характерны ни для одного. Они прибывают в два вида: ограничение и общее количество.
Ограничительные измерения дают сопротивление против движения на заблокированных осях соединения. В призматических соединениях, например, которые запрещают перевод на xy плоскости, то сопротивление балансирует все возмущения в направлениях X и Y. Общие измерения дают сумму по всем силам, и закручивает из-за входных параметров приведения в действие, внутренние пружины и демпферы, объединенные пределы положения и кинематические ограничения, которые ограничивают степени свободы соединения.
Вектор, чтобы распознаться от пары реакции действия между базой и последующей системой координат. Пара является результатом третьего закона Ньютона движения, которое, для блока соединений, требует, чтобы сила или крутящий момент на системе координат последователя сопровождали равную и противоположную силу или крутящий момент на базовой системе координат. Укажите, распознаться ли, который проявленный базовой системой координат на системе координат последователя или проявленный последователем структурирует на базовой системе координат.
Структурируйте, на котором можно разрешить векторные компоненты измерения. Системы координат с различными ориентациями дают различные векторные компоненты для того же измерения. Укажите, получить ли те компоненты от осей базовой системы координат или от осей системы координат последователя. Выбор имеет значение только в соединениях с вращательными степенями свободы.
Динамическая переменная, чтобы измериться. Ограничение обеспечивает встречный перевод на заблокированных осях соединения при разрешении его на свободных осях его примитивов. Выберите, чтобы вывести ограничительный вектор силы через порт fc.
Динамическая переменная, чтобы измериться. Ограничение закручивает встречное вращение на заблокированных осях соединения при разрешении его на свободных осях его примитивов. Выберите, чтобы вывести ограничительный вектор крутящего момента через порт tc.
Динамическая переменная, чтобы измериться. Общая сила является суммой через все объединенные примитивы по всем источникам — входные параметры приведения в действие, внутренние пружины и демпферы, объединенные пределы положения и кинематические ограничения. Выберите, чтобы вывести общий вектор силы через порт ft.
Динамическая переменная, чтобы измериться. Общий крутящий момент является суммой через все объединенные примитивы по всем источникам — входные параметры приведения в действие, внутренние пружины и демпферы, объединенные пределы положения и кинематические ограничения. Выберите, чтобы вывести общий вектор крутящего момента через порт tt.
Этот блок имеет два порта системы координат. Это также имеет дополнительные порты физического сигнала для определения входных параметров приведения в действие и обнаружения динамических переменных, таких как силы, крутящие моменты и движение. Вы осушаете дополнительный порт путем установки распознающегося флажка, соответствующего тому порту.
B Базовая система координат
F Система координат последователя
Призматические объединенные примитивы обеспечивают следующие порты приведения в действие:
fx, финансовый год, fz — Силы приводов, действующие на эти X, Y, и призматические объединенные примитивы Z
пкс, py, pz — Желаемые траектории этих X, Y, Z призматические объединенные примитивы
Примитивы шарнирного соединения обеспечивают следующие порты приведения в действие:
tx, ty, tz — Крутящие моменты приведения в действие, действующие на эти X, Y, и примитивы шарнирного соединения Z
qx, qy, qz — Желаемые вращения этих X, Y, и примитивы шарнирного соединения Z
Призматические объединенные примитивы обеспечивают следующие порты обнаружения:
пкс, py, pz — Положения этих X, Y, и призматические объединенные примитивы Z
vx, vy, vz — Скорости этих X, Y, и призматические объединенные примитивы Z
ax, да, азимут — Ускорения этих X, Y, и призматические объединенные примитивы Z
fx, финансовый год, fz — Силы приводов, действующие на эти X, Y, и призматические объединенные примитивы Z
fllx, flly, fllz — Обеспечивает должный связаться с нижними пределами этих X, Y, и призматическими объединенными примитивами Z
fulx, полностью, fulz — Силы, должные связываться с верхними пределами этих X, Y, и призматическими объединенными примитивами Z
Примитивы шарнирного соединения обеспечивают следующие порты обнаружения:
qx, qy, qz — Угловые положения этих X, Y, и примитивы шарнирного соединения Z
wx, wy, wz — Скорости вращения этих X, Y, и примитивы шарнирного соединения Z
основной обмен, bz — Угловые ускорения этих X, Y, и примитивы шарнирного соединения Z
tx, ty, tz — Крутящие моменты приведения в действие, действующие на эти X, Y, и примитивы шарнирного соединения Z
tllx, tlly, tllz — Закручивает должный связаться с нижними пределами этих X, Y, и примитивами шарнирного соединения Z
tulx, tuly, tulz — Закручивает должный связаться с верхними пределами этих X, Y, и примитивами шарнирного соединения Z
Следующие порты обнаружения предоставляют составным силам и крутящим моментам, действующим на соединение:
фК Ограничительная сила
tc — Ограничительный крутящий момент
ft — Общая сила
tt — Общий крутящий момент
Настройка режима обеспечивает следующий порт:
режим — Значение режима соединения. Если вход равен 0, соединение обычно ведет себя. Если вход равен -1, соединение ведет себя, как расцеплено.
6-DOF Joint | Gimbal Joint | Prismatic Joint | Revolute Joint
