主要内容

Rotational Friction

旋转物体之间接触时的摩擦

  • Rotational Friction block

库:
Simscape / Foundation Library / Mechanical / Rotational Elements

描述

Rotational Friction 模块表示旋转物体之间接触时的摩擦。摩擦扭矩被仿真为相对速度的函数,并假定为斯特里贝克分量、库仑分量和粘性分量的总和,如下图所示。

斯特里贝克摩擦 TS 是发生在低速时的负倾斜特性[1]。库仑摩擦 TC 在任何速度下都会产生恒定的扭矩。粘性摩擦 TV 以与相对速度成正比的扭矩来抵抗运动。零速度附近的库仑摩擦与斯特里贝克摩擦的总和通常称为起动摩擦 Tbrk。此摩擦可通过以下方程进行近似计算:

T=2e(TbrkTC)exp((ωωSt)2)ωωSt+TCtanh(ωωCoul)+fω

ωSt=ωbrk2

ωCoul=ωbrk/10

ω=ωRωC

其中

  • T 是摩擦扭矩。

  • TC 是库仑摩擦扭矩。

  • Tbrk 是起动摩擦扭矩。

  • ωbrk 是起动摩擦速度。

  • ωSt 是斯特里贝克速度阈值。

  • ωCoul 是库仑速度阈值。

  • ωRωC 分别是端口 RC 的绝对角速度。

  • ω 是相对速度。

  • f 是粘性摩擦系数。

力方程的斯特里贝克部分中使用的指数函数是连续的,并且在速度模大于起动摩擦速度时衰减。

力方程的库仑部分中使用的双曲正切函数可确保方程在 ω = 0 时是平滑且连续的,但在非零速度下可快速达到其满值。

此模块的正方向是从端口 R 到端口 C。这意味着,如果端口 R 的速度大于端口 C 的速度,则此模块将扭矩从端口 R 传递到端口 C

变量

要在仿真之前设置模块变量的优先级和初始目标值,请使用模块对话框或属性检查器中的初始目标部分。有关详细信息,请参阅设置模块变量的优先级和初始目标值

标称值提供了一种指定模型中变量的预期模的方法。使用基于标称值的系统缩放可提高仿真的稳健性。标称值可以来自不同的来源,其中之一是模块对话框或属性检查器中的的标称值部分。有关详细信息,请参阅Modify Nominal Values for a Block Variable

示例

端口

守恒

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与杆(即运动实体)相关联的机械旋转守恒端口。

与外壳(即静止实体)相关联的机械旋转守恒端口。

参数

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起动摩擦扭矩,即库仑摩擦和静摩擦的总和。它必须大于或等于库仑摩擦扭矩值。

斯特里贝克摩擦达到其峰值时的角速度。此时,斯特里贝克摩擦和库仑摩擦的总和为起动摩擦扭矩。此参数指定速度阈值,它影响仿真准确性和速度之间的权衡。

库仑摩擦扭矩,即在任何速度下以恒定扭矩抵抗旋转的摩擦。

摩擦扭矩与相对角速度之间的比例系数。此参数值必须大于或等于零。

参考

[1] Armstrong, B. and C.C. de Wit, Friction Modeling and Compensation, The Control Handbook, CRC Press, 1995.

扩展功能

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C/C++ 代码生成
使用 Simulink® Coder™ 生成 C 代码和 C++ 代码。

版本历史记录

在 R2007a 中推出