Этот пример показывает, как смоделировать твердый стержень, поддерживающий большую массу, соединяющую два гидравлических привода. Модель устраняет пружины, когда она применяет поршневые силы непосредственно к загрузке. Эти силы балансируют гравитационную силу и приводят и к линейному и к вращательному смещению.
См. два связанных примера, которые используют те же основные компоненты: четыре цилиндра образцовая и единственная цилиндрическая модель.
Примечание: Это - основной пример гидравлики. Можно более легко создать гидравлические и автомобильные модели с помощью Simscape™ Driveline™ и Simscape Fluids™.
Simscape Fluids обеспечивает библиотеки компонентов для моделирования и моделирования жидких систем. Это включает модели насосов, клапанов, приводов, конвейеров и теплообменников. Можно использовать эти компоненты, чтобы разработать системы гидравлической энергии, такие как передний загрузчик, рулевое управление с усилителем и системы приведения в действие посадочного устройства. Охлаждение Engine и системы поставки топлива могут также быть разработаны с Simscape Fluids. Можно интегрировать механическое устройство, электрические, тепловые, и другие системные компоненты использования, доступные в семействе продуктов Simscape.
Simscape Driveline обеспечивает библиотеки компонентов для моделирования и моделирования одномерных механических систем. Это включает модели вращательных и переводных компонентов, такие как червячные передачи, планетарные механизмы, ведущие винты и муфты. Можно использовать эти компоненты, чтобы смоделировать передачу механической энергии в вертолетных трансмиссиях, промышленном машинном оборудовании, трансмиссиях механизма и других приложениях. Автомобильные компоненты, такие как механизмы, шины, передачи, и трансформаторы, также включены.
Мы принимаем, что угол вращения стержня является маленьким. Уравнения движения для стержня даны ниже в Блоке Уравнения 1. Уравнения, описывающие цилиндр и поведение насоса, эквивалентны в единственном цилиндрическом примере.
Блок уравнения 1:
Положения и скорости отдельных поршней следуют непосредственно от геометрии. Смотрите соответствующие уравнения ниже в Блоке Уравнения 2.
Блок уравнения 2:
Чтобы открыть эту модель, введите sldemo_hydrod на терминале MATLAB® (нажмите на гиперссылку, если вы используете Справку MATLAB). Нажмите кнопку "Play" на образцовой панели инструментов, чтобы запустить моделирование.
Примечание: Модель регистрирует соответствующие данные к MATLAB workspace в структуре, названной sldemo_hydrod_output. Регистрируемые сигналы имеют синий индикатор (см. модель). Читайте больше о Сигнале, Входящем в систему Справка Simulink.
Примечание: Модель регистрирует все непрерывные состояния системы к MATLAB workspace в структуре, названной xout. Каждое состояние присвоено имя, чтобы упростить регистрацию данных. Имена состояний доступны в 'stateName' поле xout.signals. Читайте больше об именах состояния в Справке Simulink.
Рисунок 1: Две цилиндрических модели и результаты симуляции
Эту подсистему показывают в рисунке 2. Это решает уравнения движения, которое мы вычисляем непосредственно использующие стандартные блоки Simulink. Это принято, что угол вращения маленький. Посмотрите под маской 'Механической Загрузки' подсистема, чтобы видеть ее структуру (щелчок правой кнопкой по подсистеме> выбирают "Look Under Mask").
Рисунок 2: 'Механическая Загрузка' подсистема
Параметры, используемые в этом моделировании, идентичны параметрам, используемым в единственной цилиндрической модели, за исключением следующего:
L = 1.5 m M = 2500 kg I = 100 kg/m^2 Qmax = 0.005 m^3/sec (constant) C2 = 3e-9 m^3/sec/Pa Fext = -9.81*M Newtons
Несмотря на то, что поток насоса является постоянным, модель управляет клапанами независимо. Первоначально, в t = 0, поперечное сечение клапана B является нулем. Это растет линейно до 1.2e-5 m^2 в t = 0.01 sec, и затем линейно уменьшается, чтобы обнулить в t = 0.02 sec. Поперечным сечением клапана A является 1.2e-5 sq.m. в t = 0, и это линейно уменьшается, чтобы обнулить в t = 0.01 sec, затем это линейно увеличивается до 1.2e-5 sq.m. в t = 0.02 sec. Затем поведение клапанов A и B периодически повторяется с тем же шаблоном. Другими словами, клапаны A и B являются 180 несовпадающими по фазе градусами.
Рисунки 3 и 4 показывают линейные и угловые смещения стержня. Линейный ответ смещения типичен для типа одна система интеграции. Относительные положения и угловое перемещение стержня иллюстрируют ответ этих двух поршней к несовпадающим по фазе управляющим сигналам (поперечное сечение клапанов A и B).
Рисунок 3: Линейное смещение поршней и загрузки (загрузка посреди стержня),
Рисунок 4: Угловое смещение стержня
Закройте модель и очистите все сгенерированные данные.
Simulink обеспечивает продуктивную среду для моделирования гидравлических систем, предлагая улучшения, которые обеспечивают огромную производительность в моделировании и гибкость в численных методах. Использование подсистем маскированных и образцовых библиотек упрощает структурированное моделирование с автоматическими обновлениями компонента. Когда пользователи изменяют элементы библиотеки, модели, которые используют элементы автоматически, включают новые версии. Simulink может использовать дифференциально-алгебраические уравнения (ДАУ), чтобы смоделировать некоторые жидкие элементы, столь же несжимаемые и другие как совместимые, позволяющие эффективные решения для сложных систем взаимозависимых схем.
Модели, такие как этот могут в конечном счете использоваться в качестве части полного завода или систем механизма. Иерархическая природа Simulink позволяет независимо разработанным гидравлическим приводам быть помещенными, как соответствующая, в больших системных моделях (например, добавляющий средства управления в форме датчиков или клапанов). В случаях, таких как они, инструменты от Системы управления MATLAB Toolbox™ может анализировать и настроить полную систему с обратной связью. MATLAB/окружение Simulink может таким образом поддержать целый дизайн, анализ и цикл моделирования.
