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Analyzing Degrees of Freedom自由度分析关于动力传动系统的自由度与约束识别旋转自由度是非常重要的建设和分析一个传动系统，尤其是许多制约因素和外部复杂的驱动系统。 Simulink作为传动系统自由度的代表，包括纯Simulink的状况。如需要更多的有关传动系统驱动，参见本章简单模型与转矩和动作动作动力传动系统。参见Finding and Using Driveline States下面是更多的情况和它们是如何相关的自由度。本节讨论如何识别传动系统自由度，考虑到制约因素，并从中提取一个完整的传动系统图中的真实或独立的自由度。它包括以下基本步骤：传动系统图中的基本要素：连接线 动态因素和内部约束力矩 约束传感器和执行器：进口和出口，并从信息到您的传动系统 终止件自由度有了这些，你可以枚举所有的自由度任何传动系统。本节讲一个如何做到这一点的例子。识别自由度在SimDriveline模型中，所有的机械运动是旋转。因为绝对的角度是不会用在SimDriveline软件，它是最简单的识别传动系统的自由程度（自由度）的一角速度。 （有些块使用两轴传动系统相对角度来确定内部动力传动系统的动态因素所产生的力矩。）一个自由度是一个单一的，不同的角速度。每个自由度对扭矩上作出了响应从而组成该传动系统。结合牛顿的旋转运动方程组确定的角运动。在基本条件下，是机械自由度旋转惯性特性。这是一贯的，易于识别一个SimDriveline自由度作为传动系统轴（理想化的驱动轴与连接惯性），因为惯性是严格的联系到它们的理想轴。因此，为了识别和计数传动系统自由度，你需要首先找一个SimDriveline与物理模型传动系统连接，然后才考虑它的组成部分。传动系统块修改自由度为代表的连接线代表：相对轴之间的传动链施加扭矩添加轴之间的传动系的限制施加外部轴驱动力矩和运动基本自由度该传动系统运动的基本单位是自由度（自由度）由一个完整的传动系统连接线代表。这种线代表无质量和完美的理想化刚性驱动轴。旋转与旋转惯性机构，由惯性块代表，是严格联系到这些线路和旋转的轴。轴传动系的基本自由度一个传动系连接线通过传动系统连接器端口固定，代表一个理想化的轴传动系统。连接线强制约束这两个连接的传动系统部件旋转角速度相同。你通过一个运动传感器块衡量一轴角速度。对于单一轴SimDriveline分析，只有角速度是重要的。国内未定义一个轴的绝对角速度。通过运动传感器测量轴传动系运动定义相对和绝对角相对角度，有时需要计算之间的轴对内部产生的力矩（see Connected Degrees of Freedom following）。要确定一个相对角度，模块集成了对轴的相对角速度，并增加了初步的结果，相对角度，您指定的情况下在需要的地方。只有当你通过一个运动传感器块测量它的运动，您可以定义为一个单一轴的绝对旋转角度。该传感器通过集成的轴角速度和添加一个任意角度绝对参照定义了绝对角度，该角度为您在运动传感器提供的绝对角度输入。轴传动系的硬性旋转惯性相对于本身，一个传动系统连接线代表一个单一的自由度。这个自由度可以不受任何力矩，因为它缺乏转动惯量。其他基本要素需要建立一个正常运作传动系统模型是一个或多个惯性块。在实际的机械系统，旋转机构同时携带惯性和自由度。 SimDriveline旋转机构硬性附加到一个轴传动系统。它是采取简单的观点相等于一点（简化），传动系统轴是基本自由度和机构进行唯一的惯性。你用连接线的分支对传动系统连接线的附加惯性。所附的惯性受到任何扭矩是由连接线传递的，其中规定的一切附加到一个单一行必须以同样的速度旋转约束传播。轴传动系分枝规则和约束 您可以分支传动系统连接线。你只能连接任何一个分支传动系统连接线的结尾处到传动系统连接器端口。所有传动系统连接到一个分支线的两端设置在同一部件旋转角速度。一条割不断的设置，分支连接线代表一个单自由度。支连接线和角速度约束自由度的连接你可以通过内部动力元素连接两个代表独立的自由度的两个独立的轴传动系统。一个动态元素生成一个从相对角度/或两轴运动的相对的扭矩。这种相对扭矩表现在两轴之间，这仍然是独立的自由度和扭矩传输（具有同等规模和在基轴和从动轴上异号），以各自的附加惯性。动态生成元素和内部转矩该库包含代表传动系元素产生内部扭矩的动态元素块。 （See Dynamic Elements in the block reference chapter。）单一的相对扭矩应用与正信号的（F）的从动轴和负信号的基轴（乙）。Hard Stop 和 Torsional Spring-Damper产生弹簧般的扭矩和阻尼作用于轴传动系统连接到它们。这些力矩是两个轴的相对角度和角速度的一小部分。变矩器生成一种粘性传动系统扭矩作用于轴连接到它。这扭矩是相对的两轴角速度的一小部分。在正常操作（前进潮流），叶轮（一）相当于泵轮（B）和涡轮（T）的导轮（F）之间。离合器和有条件的连接离合器是有条件的或动态的约束。一个离合器，如果没有锁止，也连接两个轴传动系统，可以不使用他们一个相对的扭矩，使两轴独立。解除锁定离合器要么是完全未介入，根本没有施加扭矩，或参与，施加作为两个连接轴的相对速度的功能动摩擦。可控离合器摩擦块模型，如离合器。如果离合器锁止，只适用两连接轴的之间的静摩擦力，两轴不再是独立的。相反，他们作为一个单一的坐标轴，以同样的速度旋转。See Constrained Degrees of Freedom following.自由度的约束轴传动系的某些元件在这样一种方式的连接以消除他们的自由运动。这些因素对所连接轴的运动限制。一个约束轴不独立与其他轴，不计入总网或独立运动的传动系统。这些限制消除系统的独立自由度。并非所有的限制都是独立的。截止到分支回路内连接线形成一些限制。有效的或独立的限制数量是由若干块所引起的限制减去独立传动系统连接线封闭循环的数目。除离合器，传动系的限制是无条件的或静态的限制，即在模拟不变。离合器施加条件或动态限制。锁定轴传动系传动系统的连接线连接到一个Housing block冻结相应的传动系统轴运动。它不能移动，它的角速度在模拟过程中限制为零。这样轴没有关联的独立的自由度。通过离合器锁止两轴传动系统锁定的离合器，只要锁定的条件长期有效，限制了两个连接传动系统轴旋转起来。这两个轴各有不同，但只有一个代表一个独立的自由度。另一个是独立的。See Controllable Friction Clutch for more details.未锁好的离合器，即使它继续采用一种相对轴之间的动摩擦力矩，不再规定一个制约因素。相反，它作为一个动态元素。See Connected Degrees of Freedom preceding.轴与齿轮传动系统耦合两个或两个以上齿轮传动系统耦合轴施加的限制减少了传动系统的独立自由度。这些限制的性质取决于所使用的齿轮。两个连接轴与齿轮块施加一个这样的限制，减少两轴到一个独立的自由度。多轴齿轮施加多个约束。例如，行星齿轮轴规定在三个轴上施加两个约束，减少了一个独立的自由度轴。 （此数不包括第四，内部自由度，行星轮，这是没有连接到一轴）封闭循环，有效的约束和约束一致性实际约束计数来确定的自由度数是有效的或独立的限制。当连接线形成闭合回路，你必须特别小心数传动系统的限制。对在一个闭合回路中通过绘制一些多余的制约因素来减少有效约束计数独立的制约因素=从块数限制数 - 独立闭环数您可以通过计算基本回路独立循环的数目可靠地计算独立闭环数。根本没有subloops循环。你可以跟踪一个只有一个基本循环的路径。通过只计算基本循环，可避免过高的重叠的循环。例如，这张图清楚地有两个独立的回路。在此图中，你可以得出三个循环：两个内部循环，左，右，和外循环。外循环包括内部循环。在此图中有两个独立的回路图，因为只有两个是完整的。最外层循环是不是完整。一致性约束一个封闭的循环冗余使得它包含一个内部的限制，只要线的分支的所有限制角速度在整个环中相等。（See Driveline Axis Branching Rules and Constraints preceding.) 没有直接的线路连接的角速度也必须是一致的，举个例子，他们是通过齿轮传递。自由动作，遥感，和终止度你可以使用只有一个传动系统连接器端口（SimDriveline块）产生和/或终止自由度（自由度），因为他们可以结束传动系统的连接线。这些模块包括： Driveline Environment Inertia Housing传感技术（see Sensors & Actuators），除了扭矩传感器汽车零部件（see Vehicle Components），如轮胎和发动机在一个子系统中使用的传感器和执行器。终止一个连接线实际上并不产生或减少自由度，但它限制了自由度。如果终止是一个执行机构，终止可以修改传动系统的自由度。另一方面，传感器不会对传动系统自由度产生影响。方向性，动作，和传感传动系统的连接线有没有内在的方向性。该运动的方向和转矩流取决于你模拟时传动系统动态。相反，Simulink的端口和信号线具有固有的方向性。虽然传动系统连接线无方向性，当您向图中附加驱动器块时方向性是隐式的引入到一个传动系统模型（见本章简单传感器和执行器的模型），因为这些块的接口通过其他的Simulink与纯SimDriveline块互通。执行器的对传动系统的影响，取决于Simulink的输入信号。从动力传动系统仿真结果的动作决定了由传感器模块输出的Simulink的输出信号。关于自由度驱动力矩的影响 转矩驱动器连接到传动系统适用于由Simulink的输入信号到指定的扭矩传动系统。这样的驱动没有对系统自由度数产生影响。该传动系统轴的扭矩传递到他们的连接惯性，而传动系统对所施加扭矩自由的回应。该动作是结合传动系统加速度（施加扭矩的结果）进行仿真，以获取传动系统速度。关于自由度运动驱动的影响连接一个运动器到轴传动系统删除该轴扭矩的自由回应，而不是在指定的驱动器的Simulink的输入信号模拟轴运动。运动驱动，不像扭矩驱动，从系统中删除一个独立的自由度。自由度的独立计数要确定在传动系统中若干独立自由度，1在你的的模型图中SimDriveline部分计数所有的连续、不间断的动力传动系统的连接线。这些线路总数记为NCL。这些线连接两个传动系统连接端口或终止传动系统连接器端口，如前面讨论的Fundamental Degrees of Freedom and Actuating, Sensing, and Terminating Degrees of Freedom2计数模块的所有限制，从他们所施加的限制连接轴传动系统。这些限制的总数记为Nbconstr。在大多数情况下，每这样一个块施加一限制，但更复杂的齿轮施加更多限制。See Constrained Degrees of Freedom preceding for details.3独立回路数记为Nloop。有效的约束数目Nconstr = Nbconstr - Nloop。Refer to Closed Loops, Effective Constraints, and Constraint Consistency preceding for more information.4通过计算每个运动器驱动传动对系统中的所有运动块计数。请参考上一节，驱动，传感和自由终止度，供进一步讨论。这些运动器驱动总数记为Nmact。在您的传动系统独立自由度数NDoF是：NDoF = NCL Nconstr Nmact = NCL Nbconstr Nloop Nmact一个必要（尽管不是充分）传动系统传动系统仿真议案和成功的条件是NDoF是正的。在一个简单的传动离合器自由度计数不像其他传动系统零部件，离合器可以接受在一个仿真过程离散方式的转变。传动系的一个独立的自由度数在一般情况下不是恒定不变的。每一个或多个离合器方式的转变改变了独立的自由度数。一个传动系的离合器的不同集体态，作为一个整体，可以有不同的总净自由度。要完全了解一个传动系统，你必须检查它的每一个可能的离合器集体状态，以确定其独立的自由度，并可能无效配置。See Troubleshooting Simulation Errors preceding and Combining Clutches and Gears into Transmissions in the Simple Models chapter。在一个简单的离合器传动系统中计数自由度想想这个简单的传输模式drive_strans_ideal。该系统有五个明显的自由度，代表这些轴传动系统：支轴Inertia1 支轴Inertia2轴连接到Hi Gear Clutch to Simple Gear2:1轴连接到Lo Gear Clutch to Simple Gear 5:1轴连接到Brake Clutch to the Housing有一个由齿轮和齿轮离合器形成的明显的闭环。只有这两个齿轮离合器被锁定，此闭环才起作用。独立自由度的实际数取决于该离合器状态。该模型没有运动的执行机构，所以我们只需要考虑齿轮和离合器的限制。这两个齿轮总是运动，以致两个永远存在限制。第五轴总是连接到Housing。这三个约束降低5个自由度为两个。现在考虑离合器。首先考虑的情况是制动离合器被禁用（free）。o如果两个齿轮离合器齿轮未锁止，该系统有两个独立的自由度，基本上一个在左边的齿轮离合器，另一个在齿轮离合器和刹车离合器之间。o如果其中一个已被锁定，额外的约束减少了系统的一个独立的自由度，基本上所有的离合器左侧制动。（离合器控制时间表设置，以防止离合器在同一时间都被锁止。） 如果刹车离合器可用，离合器控制时间表则保持了两个齿轮离合器禁用。o如果制动离合器未锁止，动力传动系统有两个独立的自由度，与上述两个相同： 重要的是，一