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Distance -距离传感器

1)        模型路径

TYMechanics2D. Sensors. Distance

2)        图标设计

Distance模型图

3)        功能描述

主要应用于机械结构仿真中对距离量的测量。

4)        基本假设

理想模型，与物理模型不同。

5)        模型接口

接口类型

接口名称

变量名称

单位

数据类型

描述

平面接口

frame_a

x

m

Real

接口位移

y

m

Real

接口位移

phi

rad

Real

接口角度值

fx

N

Real

接口力

fy

N

Real

接口力

t

N*m

Real

接口力矩

frame_b

x

m

Real

接口位移

y

m

Real

接口位移

phi

rad

Real

接口角度值

fx

N

Real

接口力

fy

N

Real

接口力

t

N*m

Real

接口力矩

Frame_resolve

x

m

Real

x-坐标

y

m

Real

y-坐标

phi

rad

Real

角度（逆时针为正）

fx

N

Real

x方向的力，产生与平面坐标系中

fy

N

Real

y方向的力，产生与平面坐标系中

t

N.m

Real

转矩（逆时针为正）

信号接口

distance

 

x

m

Real

接口距离

y

m

Real

接口距离

 

6)        模型参数

参数类别

参数名称

默认值

单位

参数描述

常规

animation

true

---

= true,如果动画可用(显示箭头)

arrowDiameter

planarWorld.defaultArrowDiameter

m

从frame_a到frame_b相对箭头直径

arrowColor

Modelica.Mechanics.MultiBody.Types.Defaults.SensorColor

--

从frame_a到frame_b相对箭头颜色

specularCoefficient

planarWorld.defaultSpecularCoefficient

--

环境光的反射 (= 0: 光被完全吸收)

高级

s_small

1.E-10

m

如果frame_a和frame_b之间的距离为零，则给极小值

7)        模型变量

变量类型

变量名称

单位

类型

描述

结果变量

distance

m

Real

frame_a和frame_b原点之间的距离

r_rel_0

m

Real

在world frame中解析的从frame_a到frame_b的位置向量

L2

 

Real

--

s_small2

 

Real

--

8)        参数设置

无

9)        模型原理

 如图所示，，在frame_a和frame_b原点之间的distance在输出信号接口处确定并输出正值distance。该信号的Derivatives值可通过将模块Modelica.Blocks.Continuous.Der连接至"distance" (该块使用der（..）运算符执行输入信号的微分)方便地获取。

如果距离小于s_small(在"advanced"菜单栏), 使得它的导数对于零距离是近似有限的。若没有以上的取舍，微分会发散，同时导致0作为除数。该近似处理的方式为：若distance > s_small，它被计算为sqrt（r * r），其中r是从frame_a的原点到frame_b的原点的位置矢量。如果distance小于等于s_small，"sqrt()"函数由二阶多项式近似，使得函数值及其一阶导数对于sqrt（）和s_small处的多项式是相同的。效果是，距离函数在任何条件下都是连续和可微分的。零距离的导数是3 /（2 * s_small）。

主要方程如下：

其中：

r

传感器输出x向力

D

传感器输出y向力

xa

接口frame_a输入x向位移

ya

接口frame_a输入y向位移

xb

接口frame_b输入x向位移

yb

接口frame_b输入y向位移

fxa

接口x向力

fya

接口y向力

𝜏a

接口力矩

fxb

接口x向力

fyb

接口y向力

𝜏b

接口力矩