具有三个棱柱原语的关节
关节
该块表示具有三种平移自由度的关节。三个棱镜基元提供三种翻译自由度。底座和跟随器帧在模拟期间保持平行。
联合自由度
关节块表示基础和跟随器帧之间的运动作为一系列时变的变换。每个接合原语在该序列中应用一个转换。变换将跟随器框架相对于接合原始基帧转换。对于所有但是第一关节原始,基架与序列中先前关节原语的跟随器框架一致。
在仿真过程中的每步步骤中,联合块按此顺序应用时变帧变换的序列:
翻译:
沿X棱镜基元(PX)基帧的X轴。
沿Y棱镜基元(PY)基帧的Y轴。该框架与X棱镜原语(PX)跟随器框架一致。
沿Z棱柱原语(PZ)基框的Z轴。该框架与Y棱柱原语(PY)跟随器框架一致。
该图示出了在给定模拟时间步骤中发生关节变换的顺序。每个变换的所得到的帧用作以下变换的基帧。
联合转化序列
每个接合原语的一组可选状态目标指南组件。目标包括位置和速度。优先级设置了状态目标的相对重要性。如果两个目标是不兼容的,则优先级确定哪些目标满足。
内部机械师参数占每个关节原始的能量存储和耗散。SPRINGS充当储能元件,抵抗任何尝试从其平衡位置移位联合原语。关节阻尼器充当能量耗散元素。弹簧和阻尼器是严格的线性的。
除了丝杠和匀速原语外,所有的关节限制都用来限制帧间的运动范围。一个联合原语可以有一个下界,一个上界,两者都有,或者在默认状态下,两者都没有。为了加强边界,关节在每个关节上加了一个弹簧阻尼器。弹簧越硬,如果出现振荡,停止或弹跳就越困难。阻尼器越强,粘性损失就越深,这种损失会逐渐减少接触振动,或者在过阻尼原语中,阻止接触振动完全形成。
每个关节原语都有一组可选的驱动和传感端口。驱动端口接受驱动关节原语的物理信号输入。这些输入可以是力和力矩,也可以是期望的关节轨迹。传感端口提供物理信号输出,测量关节原始运动以及驱动力和扭矩。驱动模式和传感类型随关节原语的不同而不同。
指定棱柱形基本状态目标及其优先级级别。状态目标是关节状态参数(位置和速度)的期望值。优先级是状态目标的相对重要性。它决定了目标必须达到的精确程度。使用力学资源管理器中的模型报告工具来检查每个关节状态目标的装配状态。
选择此选项可在零时指定所需的接合原始位置。这是沿着关节基元轴测量的相对位置相对于基础帧来源的相对位置。指定的目标在基帧中解析。选择此选项公开优先级和值字段。
选择此选项可在零时指定所需的接头基元速度。这是沿着关节基元轴测量的相对速度,从而相对于基础帧来源。它在基础框架中得到了解决。选择此选项公开优先级和值字段。
选择状态目标优先级。这是分配给州目标的重要级别。如果不能同时满足所有状态目标,则优先级决定首先满足哪些目标以及满足它们的距离。这个选项适用于位置和速度状态的目标。
优先级 | 描述 |
---|---|
高(所需) |
精确满足国家目标 |
低(近似) |
满足国家目标 |
笔记
在组装期间,高优先级目标表现为确切的指南。低优先级目标表现为粗略指南。
输入状态目标值数值。默认为0.
.选择或输入物理单位。默认为m
占据位置和米/秒
用于速度。
指定移动的基本内部机制。内部力学包括考虑能量储存的线性弹簧力和考虑能量耗散的阻尼力。保持弹簧刚度和阻尼系数的值为,可以忽略内部力学0.
.
输入弹簧平衡位置。这是弹簧力为零的基座和跟随器框架的距离。默认值是0.
.选择或输入物理单位。默认为m
.
输入线性弹簧常数。这是通过单位距离取代关节原语所需的力。默认为0.
.选择或输入物理单位。默认为N / M.
.
输入线性阻尼系数。这是保持基座和从动框架之间恒定的接合原始速度所需的力。默认为0.
.选择或输入物理单位。默认为n /(m / s)
.
限制关节原体的活动范围。关节限制使用弹簧阻尼器来阻止旅行越过范围的界限。一个联合原语可以有一个下界,一个上界,两者都有,或者在默认状态下,两者都没有。弹簧越硬,如果出现振荡,停止或弹跳就越困难。阻尼器越强,粘性损失就越大,粘性损失会逐渐减少接触振动,或者在过阻尼原语中,防止接触振动完全形成。
选择将下限添加到接合原语的运动范围。
选择为关节原语的运动范围添加一个上限。
抵抗联合旅行的位置。该位置是基于基部到跟随器的偏移,如在基础框架中测量的,在此接触开始。它是沿棱柱原语中的轴的距离,围绕旋转基元的轴的角度,以及球形基元在两个轴之间的角度。
接触弹簧的电阻通过关节限制。弹簧是线性的,并且其刚度是恒定的。值越大,停止越难。弹簧与阻尼力的比例决定了止动件是否被泄露并且容易振荡接触。
接触阻尼器的电阻使接触的动作运动。阻尼器是线性的,其系数是恒定的。值越大,如果出现任何逐渐减少接触振荡的粘性损耗越大。弹簧与阻尼力的比例决定了止动件是否被泄露并且容易振荡接触。
将弹簧阻尼力提升到其全价值的区域。该区域是沿棱柱原语中的轴的距离,围绕旋转基元的轴的角度,以及球形基元的两个轴之间的角度。
该区域越小,接触的发作较小,并且求解器所需的时间步骤越小。在仿真精度和仿真速度之间的折衷中,降低过渡区域的提高,同时扩展它提高了速度。
指定棱镜联合原语的行动选项。致动模式包括力量和运动.选择由输入提供
从驱动模式下拉列表中,将相应的物理信号端口添加到块。使用此端口指定输入信号。致动信号在基帧中解析。
选择一个驱动力设置。默认设置是没有一个
.
行动力设置 | 描述 |
---|---|
没有一个 |
没有任何致动力。 |
由输入提供 |
来自物理信号输入的驱动力。该信号在沿接头基元轴上提供作用在从动框架上的力。相等且相反的力作用在基架上。 |
自动计算 |
自动计算的致动力。Simscape™MultiBody™基于模型动力学计算并应用驱动力。 |
选择致动运动设置。默认设置是自动计算
.
致动运动环境 | 描述 |
---|---|
由输入提供 |
来自物理信号输入的关节原始运动。信号沿着接合基元轴相对于基部框架提供从动框架的所需轨迹。 |
自动计算 |
自动计算联合原始运动。simscape multibody.基于模型动力学计算并应用关节原语运动。 |
选择棱镜联合原语中的变量。选择变量暴露了作为时间函数输出测量数量的物理信号端口。对从动框架相对于基架测量每个数量。它在基础框架中得到了解决。您可以使用测量信号进行分析或作为控制系统的输入。
选择此选项可感知跟随器帧原点相对于沿接头基元轴的基帧原点的相对位置。
选择此选项可感知跟随器帧原点相对于沿接头基元轴的基帧原点的相对速度。
选择此选项以沿关节原轴感知跟随框架原点相对于基础框架原点的相对加速度。
选择此选项以感测作用在跟随器框架上的致动力沿接头基元轴相对于基框架。
指定关节的模式。联合模式可以在整个模拟中正常或脱离,或者您可以提供输入信号以在模拟期间改变模式。
选择以下选项之一以指定连接的模式。默认设置是普通的
.
方法 | 描述 |
---|---|
普通的 |
在整个模拟中,关节行为正常。 |
脱 |
联合在整个模拟过程中脱开。 |
由输入提供 |
该选项公开模式您可以连接到输入信号的端口以在仿真过程中更改联合模式。当输入信号是时,关节模式是正常的0. 当输入信号是时脱离-1 .在仿真过程中,关节模态可以多次改变。 |
选择复合力和扭矩感。他们的测量包括所有联合基元,并且特定于无。他们有两种:约束和总数。
约束测量给出了关节锁定轴上的运动阻力。例如,在移动关节中,禁止在xy平面上平移,阻力平衡了x和y方向上的所有扰动。总测量给出了由于驱动输入、内部弹簧和阻尼器、关节位置限制以及限制关节自由度的运动学约束所导致的所有力和力矩的总和。
矢量从基座和追随器框架之间的动作反应对感。该对出现从牛顿的第三级运动定律,该运动是接头块,要求从动框架上的力或扭矩伴随着基座框架上的相等且相反的力或扭矩。指示是否感测由基架上施加在从动框架上的施加或由从动框架施加在基架上的施加。
框架,用于解析测量的矢量分量。具有不同取向的帧为相同的测量提供不同的向量组件。指示是否从底架的轴或从跟随器框架的轴获取那些部件。选择仅在具有旋转自由度的关节中进行问题。
要测量的动态变量。约束力对关节锁定轴上的计数器转换,同时允许它在其基元的自由轴上。选择通过端口输出约束力矢量FC..
要测量的动态变量。约束扭矩在接头的锁定轴上反向旋转,同时允许其在其基元的自由轴上。选择通过端口输出约束扭矩矢量TC..
要测量的动态变量。总力是所有源致动输入,内弹簧和阻尼器,接合位置限制和运动约束的所有关节基元的总和。选择通过端口输出总力矢量FT..
要测量的动态变量。总扭矩是所有源 - 致动输入,内弹簧和阻尼器,接合位置限制和运动约束的所有关节基元的总和。选择通过端口输出总扭矩矢量TT..
此块有两个帧端口。它还具有可选的物理信号端口,用于指定致动输入和感测动力变量,例如力,扭矩和运动。您通过选择与该端口对应的传感复选框来公开可选端口。
B - 底架
F - 扣轮框架
移动关节原语提供以下驱动端口:
FX,FY,FZ - 作用在X,Y和Z棱柱联合基元的致动力
PX,PY,PZ - X,Y,Z棱柱联合基元的所需轨迹
棱镜联合基元提供以下感应端口:
PX,PY,PZ - X,Y和Z棱柱联网基元的位置
Vx,Vy,vz - X,Y和Z棱柱接头基元的速度
AX,AY,AZ - X,Y和Z棱柱联合基元的加速度
FX,FY,FZ - 作用在X,Y和Z棱柱联合基元的致动力
FLLX,FLLY,FLLZ - 由于X,Y和Z棱镜接头基元的下限接触而导致的力
Fulx,Fuly,Fulz - 由于与X,Y和Z棱镜接头基元的上限接触而导致的力
以下感测口提供在关节上作用的复合力和扭矩:
FC - 约束力
TC - 约束扭矩
英尺-总力
TT - 总扭矩
模式配置提供了以下端口:
mode -关节模式的值。如果输入等于0.
时,关节表现正常。如果输入等于-1
时,关节表现为无接触。