Объект: X3dXYZ

Библиотека: Mechanics3D

Имя на уровне решателя: Mechanics3D.X3dXYZ

Аннотация: Источник 3D перемещения для точки A

Обозначение:

Порты (степени свободы) компонента:

№	Обозначение порта	Тип	Наименование порта
1	SignalX	ISIGNAL	1D управляющий порт, перемещение в направлении Ох
2	SignalY	ISIGNAL	1D управляющий порт, перемещение в направлении Оy
3	SignalZ	ISIGNAL	1D управляющий порт, перемещение в направлении Оz
4	Port4	XYZ	3D механический порт 4, движение точки A

Пользовательские параметры модели:

№	Параметр	Тип	Описание	Единица	Значение по умолч.
1	C		Коэффициент смещения сигнала по Ox, Oy, Oz, м	m	[0.0,0.0,0.0]
2	K		Коэффициент пропорциональности сигнала по Ox, Oy, Oz, м	m	[1.0,1.0, 1.0]

Расчетные и измеряемые величины:

№	Параметр	Описание	Единица
1	V_port1	Значение сигнала на порте (V)
2	X_port1	Значение интегральной функции от сигнала на порте (X)
3	A_port1	Значение производной функции от сигнала на порте (A)
4	V_port2	Значение сигнала на порте (V)
5	X_port2	Значение интегральной функции от сигнала на порте (X)
6	A_port2	Значение производной функции от сигнала на порте (A)
7	V_port3	Значение сигнала на порте (V)
8	X_port3	Значение интегральной функции от сигнала на порте (X)
9	A_port3	Значение производной функции от сигнала на порте (A)

Пример использования компонента

Модель источника 3D перемещения для точки A (X3dXYZ)

Модель описывает источник 3D перемещения, который формирует движение точки A в пространстве на основе трех независимых 1D управляющих сигналов (по осям X, Y, Z). Элемент позволяет задавать коэффициент пропорциональности (K) и коэффициент смещения (C) для каждого из управляющих сигналов. В данном тесте X3dXYZ является главным проверяемым элементом. Для верификации его работы в схему включены вспомогательные элементы: инерционная масса (M3D) и разветвитель степеней свободы (XYZ2X_Y_Z), который раскладывает 3D перемещение точки A обратно на 1D составляющие для измерения датчиками.

Кинематическое возбуждение инерционной массы 3D источником перемещения.

Начальные данные:

Параметры модели (X3dXYZ1)

K = [1.0, 1.0, 1.0] - Коэффициент пропорциональности сигнала по Ox, Oy, Oz

C = [0.0, 0.0, 0.0] - Коэффициент смещения сигнала по Ox, Oy, Oz

Параметры инерционного элемента (M3D1)

M = 1.0 кг - Масса

Входные воздействия (константы)

Const1: C = 1 - Управляющий сигнал по оси X

Const2: C = 2 - Управляющий сигнал по оси Y

Const3: C = 3 - Управляющий сигнал по оси Z

Порты компонента X3dXYZ1

Port1 (SignalX, DOF1) - 1D управляющий порт, перемещение в направлении Ox

Port2 (SignalY, DOF1) - 1D управляющий порт, перемещение в направлении Oy

Port3 (SignalZ, DOF1) - 1D управляющий порт, перемещение в направлении Oz

Port4 (XYZ) - 3D механический порт, движение точки A

Сплиттер

XYZ2X_Y_Z - раскладывает 3D перемещение на 1D составляющие

end = 3 - Время интегрирования, с

Схема тестирования:

Источник 3D перемещения (X3dXYZ1) с параметрами K = [1.0, 1.0, 1.0] и C = [0.0, 0.0, 0.0] получает управляющие 1D сигналы на порты SignalX, SignalY и SignalZ (1.0, 2.0, 3.0). В соответствии с заданными коэффициентами, сигналы без искажений преобразуются в 3D перемещение точки A и передаются на порт Port4. Порт Port4 соединен с инерционной массой M3D1 (масса 1.0 кг), которая воспринимает заданное кинематическое воздействие. Далее разветвитель XYZ2X_Y_Z разделяет сложное 3D перемещение на три независимых 1D сигнала по осям X, Y и Z. Полученные сигналы считываются датчиками X1, Y1 и Z1 для визуализации и контроля перемещений по каждой оси.

Результат:

В ходе моделирования на датчиках X1, Y1 и Z1 фиксируются перемещения, соответствующие управляющим сигналам, поданным на входы элемента X3dXYZ1. Поскольку коэффициенты K равны 1.0, а C равны 0.0, показания датчиков полностью повторяют входные воздействия. На графике представлены временные зависимости X3dXYZ.X1, X3dXYZ.Y1, X3dXYZ.Z1. Кривые постоянны и равны 1, 2 и 3 соответственно, что подтверждает корректность работы источника 3D перемещения.

Формула преобразования:

\[\begin{split}\begin{gathered} \Delta X = K_x \cdot \text{Signal}_X + C_x \\ \Delta Y = K_y \cdot \text{Signal}_Y + C_y \\ \Delta Z = K_z \cdot \text{Signal}_Z + C_z \end{gathered}\end{split}\]

где: \(K_i\) — коэффициент пропорциональности, \(C_i\) — коэффициент смещения, \(\text{Signal}_i\) — входной управляющий сигнал.

Схема теста

Рисунок 1 - Схема теста

График результата теста

Рисунок 2 - X3dXYZ.Check (перемещения X1, Y1, Z1)