深入理解ADAMS软件：Floating_Marker的理论基础

（一）、ADAMS 建模坐标系统

在 ADAMS 软件中，三种坐标定义方式被系统所提供：

①地面坐标系（Ground Coordinate System）即绝对坐标系，它被固定在地面（Ground Part）上。ADAMS中所有刚（柔）体部件均以地面坐标系为参照来确定自身的位置和方向。

②局部坐标系（Local Part Reference Franme，LPRF）局部参考坐标系存在于每个部件中-LPRF，其位置和方位相对于绝对坐标系（即地面）来定义，并随部件一起运动。

③标记系统（Marker）在各个部件中，共拥有两类独有坐标系统：一种是固定标记（FixedMarker）――固结于部件上并随其一起运动。相对于LPRF来定义，固定标记的位置和方向并不随时间变化而变化，一般用于定义部件的图形边界、质心、作用力和约束；另一种是浮动标记（FloatingMarker）――约束和一些力在ADAMS中通过它来确定作用力，其位置和方向为自动标明。

（二）、ADAMS 软件中系统自由度计算

在 ADAMS 建模系统中，既有一般约束库，又有基础约束库。其中，机械系统常见的约束被包含在一般约束库中，如转动副、移动副、固定副等等；基础约束库则是一些抽象的约束。

在 ADAMS 软件中，对机构属运动学分析或是动力学分析的类型，由机构的自由度决定。（ADAMS 无法计算超静定问题，故忽略机构自由度小于 0 的情况）。

若 DOF=0,对机构进行运动学分析。此时，只需考虑系统的运动规律，而不需考虑产生运动的外力。在运动学分析中，当确定某些构件的运动状态后，其余构件的位移、速度和加速度随时间变化的规律，是通过机构内部件间的约束关系来确定，并不是由牛顿定律确定，而在计算时，则是依据位移的非线性代数方程、加速度以及速度的线性代数方程迭代。

若 DOF>0，对机构进行动力学分析。此时，因保守力和非保守力共同作用而引起机构运动，构件运动需满足约束要求和给定的运动规律，即包括静力学分析、准静力分析和瞬态动力学分析。机构运动中的拉格朗日乘子微分方程、约束方程二者组成的方程组，即构成动力学的运动方程。

（三）、ADAMS 的算法

在ADAMS里，面对运动学和动力学分析中的一系列非线性方程，可以采用修正后的Newton-Raphson迭代算法来迅速准确地求解[26]。根据机械系统的特性，针对动力学微分方程选择不同的积分算法：对刚性系统，可采用变系数的BDF（Backwards Differentiation Formulation）刚性积分程序，它属于自动变阶与变步长的预估校正法（PECE，Predict-Evaluate-Correct-Evaluate）在积分的每一步均采用修正的Newton-Raphson迭代算法；对高频系统（High-Frequencies），可采用坐标分配法（Coordinate-Partitoned Equation）和（ADAMS-Bashforth-ADAMS-Moulton）方法。

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