组件“轴承摩擦”导致奇异不一致的标量系统

Question

我对 Dymola 的使用还很陌生，目前正在致力于为机械臂创建机械模型。我正在使用“源 - 位置”块来施加关节的位置。我想引入摩擦力并打算使用表格对其进行建模（角速度：扭矩）。因此，我选择了“BearingFriction”组件。 我的问题是，对于某些输入位置值，我收到以下错误：

Error: Singular inconsistent scalar system for bearingFriction.sa = ((if bearingFriction.locked then 0 else (if bearingFriction.startForward then -1.34 else (if bearingFriction.startBackward then 1.34 else (if pre(bearingFriction.mode) == 1 then -1.34 else 1.34))))-der)/( -(if bearingFriction.locked then 0 else 1.0)) = 19.8524/-0
Fixed point iterating to handle problem.

我被这个问题困扰，例如我尝试更改求解器、公差和表格的插值方法，但没有结果。 我与您分享我的代码（带有我有错误的值的示例）：

model Test
  Modelica.Mechanics.Rotational.Components.Inertia inertia(J=2)
    annotation (Placement(transformation(extent={{-40,14},{-20,34}})));
  Modelica.Mechanics.Rotational.Components.BearingFriction bearingFriction(tau_pos=[0,1; 10,1.5; 20,
        2.1; 40,2.6; 100,4.8; 150,5.1; 300,5.8; 600,6], peak=1.34)
    annotation (Placement(transformation(extent={{-4,14},{16,34}})));
  Modelica.Mechanics.Rotational.Components.Inertia inertia1(J=3)
    annotation (Placement(transformation(extent={{74,14},{94,34}})));
  Modelica.Mechanics.Rotational.Components.IdealGear idealGear(ratio=20)
    annotation (Placement(transformation(extent={{36,14},{56,34}})));
  Modelica.Mechanics.Rotational.Sources.Position position(exact=true)
    annotation (Placement(transformation(extent={{-82,14},{-62,34}})));
  Modelica.Blocks.Sources.ContinuousClock continuousClock
    annotation (Placement(transformation(extent={{-160,14},{-140,34}})));
  Modelica.Blocks.Tables.CombiTable1Ds combiTable1Ds(
    table=[0.0,70.2029; 0.00482,70.2029; 0.00964,70.2029; 0.01446,70.2014; 0.01928,70.197;
        0.0241,70.1876; 0.02892,70.1663],
    columns={2},
    smoothness=Modelica.Blocks.Types.Smoothness.ModifiedContinuousDerivative)
    annotation (Placement(transformation(extent={{-122,14},{-102,34}})));
equation 
  connect(inertia.flange_b, bearingFriction.flange_a)
    annotation (Line(points={{-20,24},{-4,24}}, color={0,0,0}));
  connect(bearingFriction.flange_b, idealGear.flange_a)
    annotation (Line(points={{16,24},{36,24}}, color={0,0,0}));
  connect(idealGear.flange_b, inertia1.flange_a)
    annotation (Line(points={{56,24},{74,24}}, color={0,0,0}));
  connect(position.flange, inertia.flange_a)
    annotation (Line(points={{-62,24},{-40,24}}, color={0,0,0}));
  connect(continuousClock.y, combiTable1Ds.u)
    annotation (Line(points={{-139,24},{-124,24}}, color={0,0,127}));
  connect(combiTable1Ds.y[1], position.phi_ref)
    annotation (Line(points={{-101,24},{-84,24}}, color={0,0,127}));
  annotation (
    uses(Modelica(version="4.0.0")),
    Diagram(coordinateSystem(extent={{-160,-100},{100,100}})),
    Icon(coordinateSystem(extent={{-160,-100},{100,100}})));
end Test;

Answer 1

如果忽略

idealGear

和

inertia1

，问题就会变得更清楚：

您的

inertia

具有刚性运动 - 并且您想要计算摩擦力，但摩擦力不能影响

inertia

的运动。

我能看到的解决方案是：

• 不要为惯性提供刚性位置 - 使用扭矩源或在位置源和惯性之间连接一个弹簧阻尼器。
• 也许您想要离合器而不是轴承摩擦？

Answer 2

摩擦元件的刚性运动是模拟中时常发生的常见问题。我们实施了一个草案，通过摩擦元素中的惯性方法来解决该问题。您可以在 Modelica 标准库的拉取请求中找到解释：https://github.com/modelica/ModelicaStandardLibrary/pull/4272

我刚刚使用拉取请求中的

BearingFriction

测试了您的模型，设置

J_inv_fixed=1e-15

并且模拟运行良好。