对与其他域的交互进行建模

Simscape™ Driveline™ 附带专为机械平移域和机械旋转域构建的模块。但是，这些模块可以与任何 Simscape 域中的物理网络进行交互。每个域都使用不同的颜色来表示连接线。当模块支持与多个域连接时，这些模块会计算这些域之间的交互。例如，Simple Gear 模块连接到机械旋转域，但它也可以将齿轮啮合损耗输出到热域。诸如 Leadscrew、Rack & Pinion 和 Slider-Crank 模块之类的模块可以在机械旋转域和机械平移域之间进行转换。

对从旋转运动到平移运动的转换进行建模

在此示例中，您将 Simple Gear 模块输出中的旋转运动转换为振荡平移运动，并将 Ideal Angular Velocity Source 模块替换为电气网络以驱动系统。

通过输入以下命令打开在构建模型并可视化结果教程中构建的模型：

openExample('sdl/SimpleRotationalMechanicalSystemExample')

该模型使用 Simple Gear 模块来降低轴的转速，其中所有交互都是理想的，并且系统没有质量。运行模型后，Scope 模块显示输出轴对阶跃输入的减速响应。

Rotational model with an Ideal Rotational Motion Sensor block and a Scope block that measure the output speed of the Simple Gear block.

要将旋转运动转换为平移运动，请执行以下操作：

  1. 将 Rotational Free End 模块替换为 Slider-Crank 模块。

  2. 添加一个 Translational Free End 模块，并将其连接到 Slider-Crank 模块的端口 S。

  3. 使用现有的 Scope 模块和 Ideal Translational Motion Sensor 模块来跟踪从旋转能到平移能的转换。

    1. 在仿真选项卡的准备部分中，点击属性检查器。然后，选择 Scope 模块，并将输入端口数目设置为 2。

    2. 在画布上添加一个 Ideal Translational Motion Sensor 模块，并将测量参考设置为绝对。

    3. 将端口 R 连接在 Slider-Crank 模块与 Rotational Free End 模块之间。

    4. 添加一个 PS-Simulink Converter 模块，并将其连接在 Slider-Crank 模块的端口 V 与 Scope 模块之间。

Model with rotational and translational motion and sensors connected to a Scope block.

打开 Scope 模块并选择视图 > 布局，然后选择两个垂直堆叠的单元。运行模型并观察振荡的平移阶跃响应和恒定的旋转阶跃响应。如果结果不可见，请点击缩放 Y 轴范围按钮。

Top subplot shows an oscillating velocity in the translational domain. Bottom subplot show a constant velocity in the rotational domain.

上方的图显示 Slider-Crank 模块中滑块部分的平移速度。下方的图显示旋转运动。恒定的旋转速度产生了振荡的平移速度。

对电力系统与电气域的交互进行建模

要捕获机械系统与电源的交互，请将网络连接到电气域。要表示无损系统，请执行以下操作：

  1. 将 Ideal Angular Velocity Source 模块替换为 Rotational Electromechanical Converter 模块

  2. 将比例常数 K 设置为 1

您必须将 Rotational Electromechanical Converter 模块连接到一个完整的电路。

  1. 添加一个 Controlled Voltage Source 模块，并将 PS Step 模块重新连接到 Controlled Voltage Source 模块的物理信号端口。

  2. 将 Rotational Electromechanical Converter 模块的 + 和 - 端口分别连接到 Controlled Voltage Source 模块的 + 和 - 端口。

  3. 添加一个 Electrical Reference 模块以将电路接地。

Model with rotational and translational motion driven by DC voltage.

确认 Scope 模块中的结果与之前相同。

Top subplot shows an oscillating velocity in the translational domain. Bottom subplot show a constant velocity in the rotational domain.

对热域的热流进行建模

当您将摩擦模型设置为温度相关效率或温度和负载相关效率时，Simple Gear 模块会与热域进行交互。

  1. 将摩擦模型参数设置为温度相关效率，以启用连接到热域的端口 H。

  2. 向画布中添加以下模块：

    • Conductive Heat Transfer

    • Heat Flow Rate Sensor

    • Thermal Reference

    • PS-Simulink Converter

    • Scope

  3. 将 Conductive Heat Transfer 模块的端口 A 连接到 Simple Gear 模块的端口 H。

  4. 将端口 B 连接到 Heat Flow Rate Sensor 模块的端口 A。

  5. 将 Heat Flow Rate Sensor 模块的端口 B 连接到 Thermal Reference 模块。

  6. 将端口 H 连接到 PS-Simulink Converter 和 Scope 模块。

Model with heat transfer from a constant heat source.

打开新的 Scope 模块并运行模型。

Positive heat flow starting above 120 W and gradually declining to below 112 W during 10 seconds.

Simple Gear 模块会计算齿轮齿相互作用产生的啮合损耗，并将这些损耗输出到热域。正值表示热流从模块流出，且流量逐渐减小。

另请参阅

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