【Simscape】用Simscape实现三维物理仿真(三)——创建一个滑块单摆系统

【Simscape】用Simscape实现三维物理仿真(三)——创建一个滑块单摆系统_第1张图片

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1 首先创建一个Simscape Multibody 模型

(方法见 【Simscape】用Simscape实现三维物理仿真(一)——创建一个自由落体小球)

2 创建四个Solid模块

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(1)摆杆

  • Shape : Brick
  • Dimensions : [0.1 0.05 1] m

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(2)摆杆轴

  • Shape : Cylinder
  • Radius : 0.02 m
  • Length : 0.2 m

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(3)滑块导轨

  • Shape : General Extrusion
  • Cross-section : [2 -1;2 1;1 1;1 0;-1 0;-1 1;- 2 1;-2 -1] cm
  • Length : 1.2 m

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(4)滑块

  • Shape : Brick
  • Dimensions : [2 12 20] cm

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 3 建立合适的坐标系

首先,我们设计的单摆系统世界坐标系如下图:

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 因此按照此坐标系修改各组件之间的参考坐标,并按下图连接:

【Simscape】用Simscape实现三维物理仿真(三)——创建一个滑块单摆系统_第8张图片

其中需要注意的几点:

(1)滑块与导轨之间是一个单自由度滑动连接,根据世界坐标系,可滑动轴在Y轴方向,我们选择的三自由度滑动模块【Simscape】用Simscape实现三维物理仿真(三)——创建一个滑块单摆系统_第9张图片必须限制X和Z轴 。具体修改方式如下

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(2)当某些solid机构坐标系与关节限定的轴不一致时(比如单轴转动附,转轴必须为Z轴),可用通过修改Solid机构的坐标系实现坐标系旋转变换。

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(3)为了运行仿真开始时单摆可以摆动,需要使单摆初始重心位置不在稳态处 ,通过修改转动副的初始角度即可。

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4 运行,大功告成! 

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下一章,我将将此系统改造为一阶倒立摆系统,使用PID进行控制 


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