SimMechanics简介模块.doc
- 文档编号:231935
- 上传时间:2022-10-07
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SimMechanics简介模块.doc
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SimMechanics
SimMechanics模块组提供了建模的必要模块,可以直接在Simulink中使用。
SimMechanics支持用户自定义的构件模块,可以设定质量和转动惯量。
通过节点联接各个构件来表示可能的相对运动,还可以在适当的地方添加运动约束、驱动力。
运行matlab,点击进入simulink界面,在simulink库中点击simscape前点加号,在点击SimMechanics前的加号,就可以进入SimMechanics的模块库了,如图1所示。
模块组包含刚体子模块组(Bodies)、约束与驱动模块组(Constraints&Drivers)、力单元模块组(ForceElements)、接口单元模块组(InterfaceElements)、运动铰模块组(Joints)及传感器和激励器模块组(Sensors&Actuators)和辅助工具模块组(Utilities)。
图1
刚体子模块(Bodies)
双击此模块,弹出模块组,此模块组包括四个模块:
刚体(Body)、机架(Ground)机械环境(MachineEnviroment)和共享机械环境(SharedEnviroment)。
如图2
图2
所示。
机械环境(MachineEnvironment)是为仿真定义环境变量。
双击此模块,打开模块参数设计窗口,如图3所示,可以设定重力、维数、分析模式、约束求解器、误差、线性化和可视化等。
共享环境联接两个刚体模块使他们享有相同的机械环境。
机架只有一个连接端,另外一个固定。
一个机械系统一般都要设定他的机械环境。
图3
刚体(body)有两个连接端,其中一个为主动端,另一端为从动端。
双击此模块,弹出模块参数设计窗口,如图4所示,可以在此窗口中定义质量、惯性矩、坐标原点、刚体的初始位置和角度等参数。
图4
其它两个模块的参数同样可以这样设定。
约束与驱动模块组(Constraints&Drivers)
双击此模块,在右边窗口中可以看到此模块组包含有以下模块:
AngleDriver:
设定两个刚体坐标间的角度。
DistanceDriver:
设定两个坐标原点的距离。
GearConstraint:
齿轮约束。
LinearDriver:
确定两个刚体坐标间的向量差。
ParallelConstrant:
平行约束。
Point-Constraint:
曲线约束。
VelocityDriver:
确定两个刚体坐标间的相对线速度和角速度。
利用此模块可以事先设定定机构间约束,这些约束可以时间无关的限制或与Simulink信号时间相关的自由度。
这里介绍一下齿轮约束;
双击,弹出参数设置窗口,可以在此窗口中设置传感器个数和齿轮的节圆半径。
如图5所示,传感器个数为0,主动轮和从动轮节圆半径都为1m。
图5
力单元模块组(ForceElements)
此子模块库包含了BodySpring&Damper和JointSpring&Damper两个模块,可以通过这两个模块创建机构间的力或扭矩。
BodySpring&Damper:
在两个刚体之间施加线性阻尼振子。
JointSpring&Damper:
在两个刚体间的单自由度铰或单自由度转动铰建立一
个线性阻尼振荡力或力矩。
双击模块,弹出参数设置窗口,可以在窗口中设置弹簧阻尼模
块的参数(弹性系数、阻尼系数、弹簧自然长度)和单位。
如图6所示。
图6
接口模块组(InterfaceElements)
这个子模块库包含了移动副接口(Prismatic-TranslationalInterface)和转动副接口(Revolute-RotationalInterface)两个模块。
运动铰子模块(Joints)
运动铰子模块提供了各种运动铰链,利用这些运动铰就可以将刚体构件连接起来,如图7所示。
图7
它包含了两个子模块库DisassembledJoints和MasslessConnectors。
DisassembledJoints模块库中的模块是分解后的铰,不同于Joints中对应的铰,它们有不同的基准点。
MasslessConnectors中的模块是Joint中对应的铰的组合。
双击常用模块,弹出参数设置窗口,可以在此窗口中设置传感器的数量及其坐标等参数,如图8所示。
图8
传感器与激励器模块组(Sensors&Actuators)
双击模块,弹出图9所示模块组。
该模块组中的模块用来和普通的Simulink模块进行数据交换。
BodyActuator:
通过广义力或力矩来驱动刚体。
BodySensor:
刚体检测模块。
Constraint&DriverSensor:
检测一对受约束刚体间的力或力矩。
DriverActuator:
对一对互相约束的刚体施加相对运动。
JointActuator:
在铰链处施加力或力矩。
JointInitialCondition:
在仿真之前给铰施加初始位移和速度。
JointSensor:
铰检测模块。
JointStictionActuator:
给铰施加初始位移和速度。
VariableMass&InertiaActuator:
在一个坐标系中,刚体的质量随时间变化。
图9
在模型中双击模块,会弹出图9所示窗口。
可以在此窗口中设置激励的方式和个参数的单位。
图9
辅助工具子模块库(Utilities)
此模块库包含以下模块:
ConnectionPort:
子系统物理建模连接端口。
ContinuousAngle:
将传感器输出的非连续、有界角度转换成无界连续的角输出。
ConvertfromRotationMatrixtoVirtualRealityToolbox:
将3*3的旋转矩阵转换成等价的VRML(虚拟现实语言)的旋转轴和角的形式。
MechanicalBranchingBar:
将多个sensor/actuator映射为铰(Joint)、约束(Constraint)、驱动器(Driver)或刚体坐标的系统的一个sensor/actuator端口。
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- 关 键 词:
- SimMechanics 简介 模块