球形接头

具有一个球面原元的关节

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关节

描述

此框表示与三个旋转自由度的关节。一个球形原语提供三个旋转自由度。底座和从动帧起源模拟期间保持一致。

自由的联合学位

关节块将基础帧和跟随帧之间的运动表示为一个单一的时变变换。球面原语(S)应用这个变换，它使跟随坐标系相对于基础坐标系旋转一个任意的三维轴。这个关节原语不容易受到万向节锁的影响。

联合变换

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。

但在所有导螺杆和等速原语，关节限制有助于制止帧之间的运动的范围内。联合原语可以具有下界，上部结合，两者的，或者，在默认的状态下，两者都不是。强制执行边界，接头添加到每一个弹簧 - 阻尼器。弹簧，就越难停止，或反弹，如果振荡产生的更硬。阻尼器越强，越深粘滞损失逐渐减少接触振荡，或在过阻尼原语，防止它们完全形成。

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。

参数

球形原始：国家目标

指定球关节原语的初始状态和它们的相对优先级。你可以瞄准的状态包括位置和速度。使用优先级级别来帮助组装算法确定在模型中哪个状态目标发生冲突时需要更精确地满足。

即使在没有状态目标冲突的情况下，真正的初始状态也可能与这里指定的状态不同。这种差异可能是由于模型的其他部分产生的运动学约束造成的。如果不能精确满足状态目标，则近似满足状态目标。差异在Simscape变量查看器(在应用画廊,点击Simscape变量查看器)．

指定目标位置: 在仿真开始时检查以指定跟随器帧的所需旋转相对于基帧。

优先级

选择国家目标优先级。这是分配给国家目标的重要性程度。如果所有国家的目标不能同时满足，则优先级确定哪些目标，以满足第一，如何紧密合作，以满足他们。此选项适用于这两个位置和速度状态的目标。

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

请注意

在组装过程中，高优先级目标的行为就像精确的指南。低优先级目标的行为就像粗略的指南。

价值

选择一种指定联合原始状态目标的方法。

方法	描述
`没有一个`	限制基座和随帧共享相同的定向。
`轴对齐`	通过对准的两个基架轴两个从动帧轴设置的帧的旋转。
`标准轴`	将帧旋转指定为标准轴的角度（x，y，或者z)．
`任意轴`	指定帧的旋转作为关于一般的角度［x，y，z］轴。
`旋转顺序`	指定帧旋转为三个基本旋转序列。
`旋转矩阵`	将帧旋转指定为右手正交旋转矩阵。

轴对齐

选择两对基础跟随帧轴。

参数	描述
一对	第一对基极跟随帧的轴线对齐。
一对2.	第二对基础跟随帧轴对齐。轴的选择取决于一对轴的选择。

标准轴

选择标准旋转轴，在基帧中解析，并指定跟随器框架旋转角度。

参数	描述
轴	标准旋转轴（x，y或z）在基帧中解析。
角	跟随框架围绕旋转轴相对于底架旋转角度。

任意轴

选择一般的3-D旋转轴，在基帧中解析，并指定跟随器框架旋转角度。

参数	描述
轴	一般旋转轴[X Y Z]在基架中解析。
角	跟随框架围绕旋转轴相对于底架旋转角度。

旋转顺序

指定的关于X，Y，和Z轴的所选择的排列三个基本旋转的序列。这些旋转的序列也被称为欧拉和大吉-布赖恩序列。的旋转是相对于所述选择的帧的那些从动帧的旋转范围。

如果你设置了旋转参数到追随者框架围绕其自身的轴线的从动框架旋转。这些轴与每个连续的旋转变化的取向。如果你设置了旋转参数到基础构架，从动框架围绕固定底座框架旋转。

参数	描述
旋转约	跟随帧旋转其轴的帧。
序列	轴线序列施加基本旋转。
角	中规定的绕轴具有基本旋转角度的三元向量序列范围。

旋转矩阵

指定3×3变换矩阵在基础帧和跟随帧之间进行适当的旋转。这个矩阵必须是正交的并且行列式是+1。默认矩阵为[1 0 0;0 1 0;0 0 1]．

指定速度目标

在模拟开始时，检查指定跟随框架相对于基础框架的所需旋转速度。

价值: 根据所选轴上投射到基架的跟随器框架的相对旋转速度。解决方案框架（默认情况下追随者)．这个参数需要一个包含[xyz分解相对速度的分量。
解决方案框架: 选择用于解析速度目标分量的帧。分辨率帧不是测量帧-指定的速度总是跟随帧相对于基本帧的速度。分辨率框架仅仅提供了一组用来解释相对速度分量的交替轴。默认设置为追随者．

球形原始：内部力学

指定球形原始内部力学。这包括线性弹簧力和阻尼力，分别考虑能量储存和耗散。为忽略内部力学，弹簧刚度和阻尼系数保持默认值为0．

平衡位置

选择一种指定弹簧均衡位置的方法。平衡位置是基座和从动件框架之间的旋转角度，弹簧扭矩为零。

方法	描述
`没有一个`	限制基座和随帧共享相同的定向。
`轴对齐`	通过对准的两个基架轴两个从动帧轴设置的帧的旋转。
`标准轴`	将帧旋转指定为标准轴的角度（x，y，或者z)．
`任意轴`	指定帧的旋转作为关于一般的角度［x，y，z］轴。
`旋转顺序`	指定帧旋转为三个基本旋转序列。
`旋转矩阵`	将帧旋转指定为右手正交旋转矩阵。

轴对齐

选择两对基础跟随帧轴。

参数	描述
一对	第一对基极跟随帧的轴线对齐。
一对2.	第二对基础跟随帧轴对齐。轴的选择取决于一对轴的选择。

标准轴

选择标准旋转轴，在基帧中解析，并指定跟随器框架旋转角度。

参数	描述
轴	标准旋转轴（x，y或z）在基帧中解析。
角	跟随框架围绕旋转轴相对于底架旋转角度。

任意轴

选择一般的3-D旋转轴，在基帧中解析，并指定跟随器框架旋转角度。

参数	描述
轴	一般旋转轴[X Y Z]在基架中解析。
角	跟随框架围绕旋转轴相对于底架旋转角度。

旋转顺序

参数	描述
旋转约	跟随帧旋转其轴的帧。
序列	轴线序列施加基本旋转。
角	中规定的绕轴具有基本旋转角度的三元向量序列范围。

旋转矩阵

指定3×3变换矩阵在基础帧和跟随帧之间进行适当的旋转。这个矩阵必须是正交的并且行列式是+1。默认矩阵为[1 0 0;0 1 0;0 0 1]．

弹簧刚度: 输入线性弹簧常数。这是由一个单位角度以置换关节原始所需的扭矩。术语线性是指弹簧方程的数学形式。默认为0．选择一个物理单元。默认为N * m /度．
阻尼系数: 输入线性阻尼系数。这是保持基座和从动框架之间的恒定关节原始角速度所需的扭矩。默认为0．选择一个物理单元。默认为N * m /(度/秒)．

球形原始：限制

限制关节原始的运动范围。联合限制使用弹簧减震器抵抗驶过范围的边界。联合原语可以具有下界，上部结合，两者的，或者，在默认的状态下，两者都不是。弹簧，就越难停止，或反弹，如果振荡产生的更硬。阻尼器越强，粘滞损失逐渐减少接触振荡，或在过阻尼原语越大，防止它们完全形成。

指定下限

选择将下限添加到接合原语的运动范围。

指定上限

选择为关节原语的运动范围添加一个上限。

价值

地点过去哪抵制联合旅行。位置是从基座到跟随器的偏移量，如在基座坐标系中测量的，在这个位置接触开始。它是棱镜基元中沿轴的距离，转动基元中绕轴的角度，以及球面基元中两轴之间的角度。

弹簧刚度

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。弹簧与阻尼器力的比例决定了止动器是否欠阻尼和接触时是否容易发生振动。

阻尼系数

接触阻尼器对超过关节极限的运动的阻力。阻尼器是线性的，其系数是常数。该值越大，粘性损失就越大，如果出现接触振荡，粘性损失就会逐渐减少。弹簧与阻尼器力的比例决定了止动器是否欠阻尼和接触时是否容易发生振动。

过渡区

将弹簧阻尼器的力提高到其全部值的区域。该区域是棱镜基元中沿轴的距离，转动基元中绕轴的角度，以及球面基元中两轴之间的角度。

区域越小，接触开始越尖锐，求解所需的时间步长也越小。在仿真精度与仿真速度的权衡中，减小过渡区域可提高仿真精度，而扩大过渡区域可提高仿真速度。

球形原始:驱动

为球形关节原语指定驱动选项。驱动模式包括转矩只有。选择扭矩输入将相应的物理信号端口添加到块中。使用此端口指定驱动力矩信号。

转矩

选择驱动扭矩源。默认设置为没有一个．

致动扭矩设置	描述
`没有一个`	不施加驱动扭矩。
`由输入提供`	基于物理信号施加致动扭矩。信号指定相对于基架上作用在跟随器框架上的扭矩。相等且相反的扭矩作用在基架上。选择此选项公开了其他参数。

扭矩（X），扭矩（Y），扭矩（Z）

选择以便分别地致动关于每个标准笛卡尔轴（x，y，z）的球形关节原始。块暴露相应的物理信号端口。使用这些端口指定致动扭矩信号。信号必须是标量值。

扭矩（XYZ）

选择以驱动关于任意轴的球面关节原语[X Y Z]。该块暴露了相应的物理信号端口。使用此端口指定驱动力矩信号。信号一定是三维矢量。

框架

选择，以解决在致动扭矩信号帧。该帧的轴线建立X，Y，和Z的转矩分量的方向。默认设置为根据．

球形原始:传感

在球形接头基本元件选择运动变量感。该块添加相应的物理信号端口。使用这些端口输出运动变量的数值。

该块测量跟随帧相对于基础帧的每个运动变量。的分辨率框架中解析该变量框架下拉列表。

运动变量	描述
位置	描述跟随帧相对于基础帧旋转的四元数。四元数系数为 $［ COS. （ \frac{θ}{2} ）， n_{x} 罪（ \frac{θ}{2} ）， n_{y} 罪（ \frac{θ}{2} ）， n_{z} 罪（ \frac{θ}{2} ）］$ ．所有测量帧的测量值都是相同的。
速度(X)，速度(Y)，速度(Z)	关于X, Y, Z轴的角速度分量。
速度	具有X、Y、Z轴分量的三维角速度矢量。
加速（X），加速（Y），加速（Z）	关于X，Y和Z轴的角度加速度分量。
加速	具有X、Y、Z轴分量的三维角加速度矢量。

框架: 选择要解析测量的帧。这个坐标系的轴建立了X、Y和Z向量分量的方向。默认设置为根据．

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断开的，或者您可以提供一个输入信号来在模拟过程中改变模式。

模式

选择下列选项之一来指定联合的模式。默认设置为普通的．

方法	描述
`普通的`	关节在整个模拟过程中表现正常。
`脱`	在整个模拟过程中，关节是分离的。
`由输入提供`	该选项公开模式在模拟过程中，可以连接到输入信号以改变关节模式的端口。当输入信号为时，接头模式正常`0`当输入信号为`-1`．该合资模式可以在模拟过程中改变了很多次。

复合力/扭矩传感

选择要检测的复合力和扭矩。它们的测量包含了所有的关节原语，并且没有特定的。它们分为两种:约束和全部。

约束测量给出对上接头的锁定轴的运动的阻力。在棱柱形接头，例如，它禁止在xy平面平移，即阻力平衡在X和Y方向的所有扰动。总测量由于致动输入，内部弹簧和减震器，关节位置限制和运动约束，限制了关节的自由度得到在所有的力和扭矩的总和。

方向: 从基础帧和跟随帧之间的动作-反应对感知的向量。这一对来自牛顿第三运动定律，对于一个关节块，要求一个力或力矩在从动架上伴随一个相等和相反的力或力矩在基架上。指示是否感知基本框架施加在跟随框架上的力或跟随框架施加在基本框架上的力。
解决方案框架: 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。
约束力: 动态变量测量。约束强制反平移在锁定轴上的关节，同时允许它在其原语的自由轴上。选择通过端口输出约束力向量足球俱乐部．
约束力矩: 动态变量测量。约束力矩反旋转锁定轴的关节，同时允许它在其原语的自由轴上。选择通过端口输出约束力矩矢量TC.．
总力: 动态变量测量。的总力是在所有源致动的输入，内部弹簧和减震器，关节位置限制和运动约束在所有关节基元的总和。选择到输出通过端口的总力矢量英国《金融时报》．
总转矩: 动态变量测量。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.．

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传感动态变量，如力、扭矩和运动。您可以通过选择与该端口对应的传感复选框来暴露可选端口。

帧的端口

B - 底架
F - 扣轮框架

动口

球形关节原语提供以下驱动端口：

t -驱动力矩矢量[TX.，t，TZ.作用在球面关节原语上
tx, ty, tz - X, Y，和Z分量的驱动力矩作用于球面关节原语

感应端口

球形原语提供以下传感端口:

四元数形式的球面关节原语的Q方向
WX，WY，WZ - 球面接头原始的X，Y，和Z的角速度分量
w -角速度[WX.，WY.，WZ.]球形关节原语
BX，BY，BZ - 球面接头原始的X，Y，和Z角加速度分量
b -角加速度[bx，通过，热晕]球形关节原语
TLL - 扭矩由于与下限相接触的球形接头原始的，给出作为转矩矢量的符号的振幅
tul -由于与球面关节的上限接触而产生的扭矩，以扭矩矢量的符号大小给出

下面的传感端口提供作用在关节上的复合力和扭矩:

fc—约束力
TC - 约束扭矩
FT - 总力
TT - 总计扭矩

模式的港口

模式配置提供以下接口:

模式 - 联合的模式的价值。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。

球形接头

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