万向节

有两个转动基元的关节

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关节

描述

这个块代表一个有两个转动自由度的关节。两个转动原语提供了两个转动自由度。在模拟过程中，基础帧和从动帧原点保持一致。

联合自由度

关节块表示基本帧和跟随帧之间的运动，作为时变转换的序列。每个关节原语在这个序列中应用一个变换。转换相对于关节基元基本框架平移或旋转从动框架。对于除第一关节基元外的所有关节基元，所述基本框架与序列中前一关节基元的从动框架一致。

在模拟过程中的每个时间步，关节块按以下顺序应用时变帧转换序列:

旋转:
1. 关于X转动原语(Rx)基架的X轴。
2. 关于Y转动原语(Ry)基架的Y轴。该框架与X转动原语(Rx)从动框架一致。

图中显示了关节变换在给定仿真时间步长的序列。每个转换的结果框架作为下面转换的基础框架。

联合变换序列

一组可选的状态目标指导每个关节基元的组装。目标包括位置和速度。优先级级别设置状态目标的相对重要性。如果两个目标不兼容，优先级决定满足哪个目标。

内部力学参数主要考虑各关节基元的能量储存和耗散。弹簧作为能量存储元件，抵抗任何将关节原体从其平衡位置上移走的企图。关节阻尼器作为能量耗散元件。弹簧和阻尼器是严格线性的。

除了丝杠和匀速原式外，关节限制用于限制帧间的运动范围。一个关节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，关节在每个关节上都加了一个弹簧阻尼器。如果出现振荡，弹簧越硬，停止或反弹的力度就越大。阻尼器越强，粘性损失越深，粘性损失会逐渐减少接触振荡，或者在过阻尼原语中，粘性损失会完全阻止接触振荡的形成。

每个关节基元都有一组可选的驱动和传感端口。驱动端口接受驱动关节基元的物理信号输入。这些输入可以是力和力矩或期望的关节轨迹。传感端口提供测量关节原始运动以及驱动力和扭矩的物理信号输出。不同关节基元的驱动方式和传感类型不同。

参数

转动原语:状态目标

指定转动基元状态目标及其优先级。状态目标是关节状态参数之一的期望值——位置和速度。优先级级别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检查每个关节状态目标的装配状态。

指定职位目标

选择此选项可指定时间为0时所需的关节原语位置。这是相对旋转角度，测量关于关节原始轴，从动件框架相对于基础框架。指定的目标在基帧中进行解析。选择此选项将公开优先级和值字段。

指定速度目标

选择此选项可指定时间为0时所需的关节原始速度。这是相对角速度，测量关于关节原轴，从动架相对于基本架。它是在基本框架中解决的。选择此选项将公开优先级和值字段。

优先级

选择状态目标优先级。这是分配给状态目标的重要级别。如果不能同时满足所有状态目标，则优先级级别决定首先满足哪些目标以及满足它们的紧密程度。此选项适用于位置和速度状态目标。

优先级	描述
`高(期望)`	精确满足状态目标
`低(近似)`	近似满足状态目标

请注意

在组装过程中，高优先级目标充当精确的向导。低优先级目标就像一个粗略的向导。

价值: 输入状态目标数值。默认为0．选择或输入物理单元。默认为度对于位置和度/秒的速度。

转动原语:内部力学

指定转动的基本内部力学。内部力学包括线性弹簧力矩，用于能量储存，线性阻尼力矩，用于能量耗散。你可以忽略内部力学保持弹簧刚度和阻尼系数值0．

平衡位置: 进入弹簧平衡位置。这是在弹簧扭矩为零的基础和从动架之间的旋转角度。默认值为0．选择或输入物理单元。默认为度．
弹簧刚度: 输入线性弹簧常数。这是将关节基元旋转一个单位角度所需的扭矩。默认为0．选择或输入物理单元。默认为N * m /度．
阻尼系数: 输入线性阻尼系数。这是所需的扭矩，以保持一个恒定的关节原始角速度之间的基础和从动架。默认为0．选择或输入物理单元。默认为N * m /(度/秒)．

转动原语:极限

限制关节基元的活动范围。关节限位器使用弹簧阻尼器来阻止超出范围的运动。一个关节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。如果出现振荡，弹簧越硬，停止或反弹的力度就越大。阻尼器越强，粘性损失就越大，粘性损失会逐渐减少接触振荡，或者在过阻尼原语中，粘性损失会完全阻止接触振荡的形成。

指定下限

选择以向关节原语的活动范围添加下界。

指定上限

选择以向关节原语的活动范围添加上界。

价值

过了这个位置就不能一起旅行了。位置是从底座到从动件的偏移量，在底座框架中测量，接触开始。它在移动基元中是沿轴的距离，在转动基元中是绕轴的角度，在球面基元中是两轴之间的角度。

弹簧刚度

接触弹簧对超过关节极限位移的阻力。弹簧是线性的，它的刚度是常数。数值越大，止损越难。弹簧与阻尼力的比例决定了止动器是否欠阻尼且容易在接触处发生振荡。

阻尼系数

接触阻尼器对运动的阻力超过关节极限。阻尼器是线性的，其系数为常数。数值越大，粘性损失就越大，如果接触振荡出现，粘性损失就会逐渐减少。弹簧与阻尼力的比例决定了止动器是否欠阻尼且容易在接触处发生振荡。

过渡区

将弹簧阻尼力提高到最大值的区域。区域在移动基元中是沿轴的距离，在转动基元中是绕轴的角度，在球面基元中是两轴之间的角度。

区域越小，接触的开始越尖锐，求解器所需的时间步长越小。在仿真精度和仿真速度之间的权衡中，减小过渡区域可以提高精度，而扩大过渡区域可以提高速度。

转动原语:驱动

为转动关节基元指定驱动选项。驱动模式包括转矩而且运动．选择Input提供从驱动模式的下拉列表中将相应的物理信号端口添加到块中。使用此端口指定输入信号。输入信号在基帧中进行解析。

转矩

选择一个驱动扭矩设置。默认设置为没有一个．

驱动转矩设置	描述
`没有一个`	无作动力矩。
`Input提供`	来自物理信号输入的驱动力矩。该信号提供作用于从动件框架相对于所述基础框架关于所述关节原始轴的扭矩。一个大小相等、方向相反的力矩作用在底座上。
`自动计算`	驱动扭矩由自动计算。Simscape™多体™根据模型动力学计算并应用驱动转矩。

运动

选择驱动运动设置。默认设置为自动计算．

驱动动作设定	描述
`Input提供`	关节原始运动来自物理信号输入。所述信号提供所述从动件框架相对于所述基本框架沿所述关节原轴的所需轨迹。
`自动计算`	关节原始运动的自动计算。Simscape多体基于模型动力学计算并应用了关节基元运动。

转动原语:传感

在转动关节原语中选择要感知的变量。选择一个变量将暴露一个物理信号端口，该端口输出作为时间函数的测量量。每个量是衡量的从动件框架相对于基础框架。它是在基本框架中解决的。您可以使用测量信号进行分析或作为控制系统的输入。

位置: 选择此选项可感知从动件框架相对于基础框架关于关节基元轴的相对旋转角度。
速度: 选择此选项可感知从动帧相对于基本帧关于关节原轴的相对角速度。
加速度: 选择此选项可感知从动帧相对于基本帧关于关节原轴的相对角加速度。
执行机构力矩: 选择此选项可感知作用在从动件框架上的相对于基本框架的关于关节原始轴的驱动扭矩。

模式配置

指定关节的模式。在整个模拟过程中，关节模式可以是正常的或脱离的，也可以在模拟过程中提供一个输入信号来改变模式。

模式

选择以下选项之一以指定关节的模式。默认设置为正常的．

方法	描述
`正常的`	关节在整个模拟过程中表现正常。
`空闲的`	关节在整个模拟过程中是脱离的。
`Input提供`	此选项公开模式在模拟过程中，您可以连接到输入信号以改变连接模式的端口。当输入信号为时，关节模式正常`0`当输入信号是`－1`．在仿真过程中可以多次改变关节模式。

复合力/扭矩传感

选择要感知的复合力和扭矩。他们的测量包含了所有的关节原语，没有一个是特定的。它们有两种:约束和完全。

约束测量给出了关节锁定轴上的运动阻力。例如，在禁止在xy平面上移动的移动关节中，该阻力平衡了x和y方向上的所有扰动。总测量值给出了由于驱动输入、内部弹簧和阻尼器、关节位置限制和限制关节自由度的运动学约束而产生的所有力和扭矩的总和。

方向: 从基础帧和跟随帧之间的动作-反应对中感知的向量。这对产生于牛顿第三运动定律，对于一个关节块，要求从动架上的力或扭矩伴随在基础架上的相等和相反的力或扭矩。指示是感应所述基框对所述从动框施加的力，还是感应所述从动框对所述基框施加的力。
决议框架: 用来解析测量值的矢量分量的坐标系。对于相同的测量，不同方向的坐标系给出不同的矢量分量。指示是否从基帧的轴或从从动帧的轴获取这些组件。这种选择只在有转动自由度的关节中起作用。
约束力: 测量的动态变量。约束力在关节的锁定轴上反平移，同时允许它在其原语的自由轴上平移。选择通过端口输出约束力矢量足球俱乐部．
约束力矩: 测量的动态变量。约束扭矩在关节的锁定轴上反向旋转，同时允许它在其原语的自由轴上旋转。选择通过端口输出约束扭矩矢量tc．
总力: 测量的动态变量。总力是所有关节基元对所有源的和——驱动输入、内部弹簧和阻尼器、关节位置限制和运动学约束。选择通过端口输出总力矢量英国《金融时报》．
总转矩: 测量的动态变量。总扭矩是所有关节基元对所有源的和——驱动输入、内部弹簧和阻尼器、关节位置限制和运动学约束。选择通过端口输出总扭矩矢量tt．

港口

这个块有两个帧端口。它还具有可选的物理信号端口，用于指定驱动输入和感知动力变量，如力、扭矩和运动。通过选择与该端口对应的传感复选框，可以公开可选端口。

帧的港口

B -底座框架
F -从动框

驱动的港口

转动关节基元提供以下驱动端口:

tx, ty -作用于X和Y转动关节基元上的驱动力矩
qx, qy - X和Y转动关节基元的期望旋转

感应端口

转动关节原语提供了以下传感端口:

qx, qy - X和Y转动关节原语的角位置
wx, wy - X和Y转动关节基元的角速度
bx，由- X和Y转动关节原语的角加速度
tx, ty -作用于X和Y转动关节基元上的驱动力矩
tllx, tlly -由于与X和Y转动关节基元的下限接触而产生的扭矩
tulx, tuly -由于与X和Y转动关节基元的上限接触而产生的扭矩

以下传感端口提供作用在关节上的复合力和扭矩:

fc -约束力
tc -约束力矩
ft -总力
tt -总扭矩

模式的港口

模式配置提供如下端口:

mode -关节模式的值。如果输入等于0时，关节行为正常。如果输入等于－1时，关节表现为脱离。

万向节

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描述

参数