(四)问题记录:matlab中spatial contact force模块下关于stiffness(刚度)的设定

最近在搞一阶倒立摆,在matlab仿真时遇到这样的问题:stiffness设置为10e5就会发生碰撞后穿透,(四个spatial contact force模块是分别连接小车四个轮子和地面的)

而设置成10e6就不会有问题,

由于本人也是第一次接触simscape,也不知问题所在,还望诸位赐教。

### Simscape 中 Spatial Contact Force 的使用教程 #### 1. 功能概述 `Spatial Contact Force` 是 Simulink/Simscape Multibody 提供的一个用于模拟两个刚体之间接触力的模块。该模块能够自动计算并施加法向和切向接触力,支持静摩擦和动摩擦的动态切换。 #### 2. 参数设置 当创建 `Spatial Contact Force` 实例时,可以配置多个参数来调整其行为: - **Stiffness (N/m)** 和 **Damping (Ns/m):** 控制接触表面相互作用时产生的弹性和阻尼效应。 - **Friction Coefficient:** 定义了材料间的摩擦特性,包括最大静摩擦系数 μ_s 和动摩擦系数 μ_k[^1]。 ```matlab % 设置静态属性 contact.Stiffness = 1e7; % 接触面弹性常数 contact.Damping = 100; % 阻尼系数 contact.FrictionCoefficient.Static = 0.8; contact.FrictionCoefficient.Kinetic = 0.6; ``` #### 3. 连接方式 为了使 `Spatial Contact Force` 生效,需将其连接到两个目标部件上的特定几何特征点或面上。这可以通过拖拽连线完成,也可以通过编程接口指定具体的关联对象。 #### 4. 示例应用 下面是一个简单的例子,展示如何利用 `Spatial Contact Force` 来实现滑块沿斜坡下滑的过程中的动静态摩擦转换效果: ```matlab model = 'sldemo_spatial_contact'; open_system(model); sim(model); % 获取仿真数据 logData = simscape.logging.load('out.mat'); disp(logData.nodes.Slider.Position.Data); % 显示位置变化情况 plot(logData.time, logData.nodes.ContactForce.Value.Data(:,1)); % 绘制动图显示受力状况 title('Contact Normal Force Over Time') xlabel('Time(s)') ylabel('Normal Force(N)'); grid on; ``` 此代码片段展示了如何打开预定义好的模型文件,并运行一次完整的仿真实验。之后提取日志记录的数据,分析滑块的位置随时间的变化趋势以及所受到的正压力大小。
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