Смоделируйте изотермический гидравлический привод

Образцовый обзор

Этот пример показывает, как смоделировать изотермический гидравлический привод с помощью блоков Simscape™ Fluids™. Привод включает насос, клапан и цилиндр. Насос обеспечивает производство электроэнергии, регулирование потока клапана и цилиндрическое преобразование электроэнергии в механическую переводную форму. Смешанная система массового пружинного демпфера предоставляет простую модель загрузки привода.

Данные показывают схематическую из полной системы привода. Модель делает некоторые предположения упрощения. Идеальный источник давления заменяет насос в качестве источника питания. Простые входные параметры физического сигнала заменяют моторный компонент и алгоритм блока управления. Предохранительный клапан является ненужной деталью в этом примере и проигнорирован.

Гидравлический схематичный привод

Распределительный клапан с 3 путями обеспечивает три порта и два положения управления. Порты представляют цилиндр, насос и гидравлические ссылочные входные отверстия. Положение управления меняется в зависимости от входа привода клапана. Выше 50% значения сигналов номинала привода клапана клапан открывает путь к потоку цилиндра насоса. Цилиндрический вал расширяет против загрузки привода. Ниже 50% значения сигналов номинала привода клапана клапан открывает путь к потоку цилиндрического водохранилища. Цилиндрический вал отрекается при действии загрузки привода.

Положения распределительного клапана

Запустите новую модель

  1. В командной строке MATLAB® введите ssc_new. MATLAB открывает шаблон модели Simscape. Этот шаблон обеспечивает отправную точку для вашей модели Simscape Fluids. Сохраняйте модель часто, когда вы добавляете новые блоки.

  2. От библиотеки Hydraulics (Isothermal)> Hydraulic Utilities перетащите блок Hydraulic Fluid к образцовому холсту. Этот блок задает физические свойства гидравлической жидкости, включая ее плотность, вязкость и объемный модуль.

  3. Соедините Настройку Решателя и Гидравлические Жидкие блоки как показано в фигуре. Блок Configuration Решателя обеспечивает настройки решателя Simscape для вашей модели. Каждая топологически отличная физическая сеть требует одного такого блока.

Смоделируйте привод

  1. От библиотеки Simscape> Foundation перетащите эти блоки к образцовому холсту.

    БлокПодбиблиотека
    Гидравлический источник постоянного давленияHydraulic> Hydraulic Sources
    Гидравлическая ссылкаHydraulic> Hydraulic Elements

    Источник давления представляет насос. Гидравлическая ссылка представляет водохранилище, от которого насос чертит жидкость.

  2. От библиотеки Simscape> Fluids перетащите эти блоки к образцовому холсту.

    БлокПодбиблиотека
    Гидравлический цилиндр одностороннего действияHydraulics (Isothermal)> Hydraulic Cylinders
    Распределительный клапан с 3 путямиHydraulics (Isothermal)> Valves
    2-позиционный привод клапанаHydraulics (Isothermal)> Valves

    Гидравлический цилиндр преобразовывает гидравлическую энергию, произведенную источником давления в механическую переводную форму. Распределительный клапан и привод клапана регулируют поток к цилиндру. Таким образом, они управляют механической энергией, произведенной в цилиндре.

  3. Соедините блоки как показано в фигуре. Распределительный клапан С 3 путями и Гидравлические Исходные блоки Постоянного давления должны оба соединиться с блоком Hydraulic Reference.

    Связи блока зеркально отражают физические соединения между фактическими компонентами. Цилиндр соединяется с клапаном, который соединяется с насосом, который в свою очередь соединяется с жидким водохранилищем.

  4. В диалоговом окне блока Directional Valve С 3 путями кликните по вкладке Valve Opening Offsets и установите параметр Between A-T на 0.01 m.

  5. От библиотеки Simscape> Foundation> Mechanical> Translational добавьте блок Mechanical Translational Reference и соедините ее как показано в фигуре.

    Строка связи фиксирует гидравлическое цилиндрическое преобразование регистра, представленное портом c, к механической земле так, чтобы только вал, представленный портом R, был способен к движению.

Смоделируйте загрузку привода

  1. От библиотеки Simscape> Foundation> Mechanical> Translational Elements перетащите эти блоки к образцовому холсту:

  2. Соедините блоки как показано в фигуре.

    Масса, элементы пружины и демпфера предоставляют простую модель загрузки привода. Масса составляет кинетическое аккумулирование энергии, пружина для устройства хранения данных потенциальной энергии и демпфер для вязкого энергетического рассеяния из-за движения.

Добавьте источники и осциллографы

  1. От библиотеки Simulink® Sources перетащите Синусоиду и два блока Осциллографа.

  2. От библиотеки Simscape Utilities перетащите один Конвертер PS Simulink и два блока Конвертера Simulink PS.

  3. Соедините Синусоиду, Конвертер PS Simulink и 2-позиционные блоки Привода клапана последовательно как показано в фигуре.

    Блок Sine Wave предоставляет синусоидальный вход управления 2-позиционному блоку Valve Actuator. Блок Simulink-PS Converter преобразовывает синусоидальный вход от Сигнала Simulink в физический сигнал, совместимый с блоками Simscape Multibody™.

  4. В диалоговом окне блока Sine Wave, установленном параметр Amplitude на 24. Это значение соответствует номинальному значению сигналов по умолчанию 2-позиционного блока Valve Actuator.

  5. Соедините Гидравлический Блок двигателя Одностороннего действия, блок PS-Simulink Converter и блок Scope последовательно как показано в фигуре.

    Порт P Гидравлического Блока двигателя Одностороннего действия выводит физический сигнал с измеренным цилиндрическим положением вала. Блок PS-Simulink Converter преобразовывает физический сигнал в Сигнал Simulink для графического вывода с блоком Simulink Scope.

  6. Соедините выходную сторону 2-позиционного блока Valve Actuator, блока PS-Simulink Converter и блока Scope последовательно как показано в фигуре.

    Выходная сторона 2-позиционного блока Valve Actuator выводит физический сигнал с измеренным открытием клапана. Блок PS-Simulink Converter преобразовывает физический сигнал в Сигнал Simulink для графического вывода с блоком Simulink Scope.

Моделируйте модель привода

  1. Запустите симуляцию. Можно сделать это из панели меню Simulink путем нажатия кнопки. Программное обеспечение Simscape оценивает модель, определяет начальные условия и моделирует модель. Для получения дополнительной информации смотрите Как Моделирование Simscape (Simscape).

  2. Откройте блоки Scope.

    График открытия клапана показывает динамический ответ клапана к синусоидальному входному сигналу волны.

    Цилиндрический график положения показывает динамический ответ цилиндрического вала к изменениям давления в цилиндрической камере.

Клапан первоначально закрывается. Когда управляющий сигнал клапана достигает 50% сигнала номинала привода, клапан постепенно открывается, чтобы позволить поток между насосом и цилиндром. Цилиндрический вал перемещается в положительное направление, пока это не достигает максимального положения, позволенного ходом поршня.

Когда сигнал клапана понижается 50% сигнала номинала привода, клапан постепенно закрывается, чтобы предотвратить, вытекают из насоса к цилиндру. Пружинный элемент в загрузке привода выражает несогласие с цилиндрическим валом, обеспечивая его, чтобы возвратиться к его положению, от которого отрекаются.

Экспериментируйте с различными входными параметрами клапана и значениями параметров блоков. Моделируйте модель при различных условиях видеть эффект различных входных параметров и параметров на клапане вводная динамика и цилиндрическое смещение вала.

Документация Simscape Fluids
Поддержка
Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте