Смоделируйте изотермический гидравлический привод
Обзор модели
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 поступательную форму. Смешанная система массового пружинного демпфера предоставляет простую модель загрузки привода.
Рисунок показывает 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 входы. 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 резервуара. Цилиндрический вал отрекается при действии загрузки привода.
Положения распределительного клапана
Запустите новую модель
В командной строке MATLAB® введите
ssc_new. MATLAB открывает шаблон модели Simscape. Этот шаблон обеспечивает начальную точку для вашей модели Simscape Fluids. Сохраняйте модель часто, когда вы добавляете новые блоки.От библиотеки Hydraulics (Isothermal)> Hydraulic Utilities перетащите блок Hydraulic Fluid к холсту модели. Этот блок задает физические свойства гидравлической жидкости, включая ее плотность, вязкость и модуль объемной упругости.
Соедините Solver Configuration и блоки Hydraulic Fluid как показано в фигуре. Блок Solver Configuration обеспечивает настройки решателя Simscape для вашей модели. Каждая топологически отличная физическая сеть требует одного такого блока.
Смоделируйте привод
От библиотеки Simscape> Foundation перетащите эти блоки к холсту модели.
Блок Подбиблиотека Hydraulic Constant Pressure Source Hydraulic> Hydraulic Sources Hydraulic Reference Hydraulic> Hydraulic Elements Источник давления представляет насос. Гидравлическая ссылка представляет резервуар, от которого насос чертит жидкость.
От библиотеки Simscape> Fluids перетащите эти блоки к холсту модели.
Блок Подбиблиотека Single-Acting Hydraulic Cylinder Hydraulics (Isothermal)> Hydraulic Cylinders 3-Way Directional Valve Hydraulics (Isothermal)> Valves 2-Position Valve Actuator Hydraulics (Isothermal)> Valves Гидравлический цилиндр преобразовывает гидравлическую энергию, произведенную источником давления в механическую поступательную форму. Распределительный клапан и привод клапана регулируют поток к цилиндру. Таким образом, они управляют механической энергией, произведенной в цилиндре.
Соедините блоки как показано в фигуре. 3-Way Directional Valve и блоки Hydraulic Constant Pressure Source должны оба соединиться с блоком Hydraulic Reference.
Связи блока зеркально отражают физические соединения между фактическими компонентами. Цилиндр связывает с клапаном, который связывает с насосом, который в свою очередь соединяется с жидким резервуаром.
В диалоговом окне блока 3-Way Directional Valve кликните по вкладке Valve Opening Offsets и установите параметр Between A-T на
0.01m.От библиотеки Simscape> Foundation> Mechanical> Translational добавьте блок Mechanical Translational Reference и соедините ее как показано в фигуре.
Линия 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
От библиотеки Simscape> Foundation> Mechanical> Translational Elements перетащите эти блоки к холсту модели:
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
От библиотеки Simulink® Sources перетащите Sine Wave и два блока Scope.
От библиотеки Simscape Utilities перетащите один Simulink-PS Converter и два блока PS-Simulink Converter.
Соедините Sine Wave, Simulink-PS Converter и блоки 2-Position Valve Actuator последовательно как показано в фигуре.
Блок Sine Wave предоставляет синусоидальный вход управления блоку 2-Position Valve Actuator. Блок Simulink-PS Converter преобразует синусоидальный вход от Сигнала Simulink в физический сигнал, совместимый с блоками Simscape Multibody™.
В диалоговом окне блока Sine Wave, установленном параметр Amplitude на
24. Это значение соответствует номинальному значению сигналов по умолчанию блока 2-Position Valve Actuator.Соедините блок Single-Acting Hydraulic Cylinder, блок PS-Simulink Converter и блок Scope последовательно как показано в фигуре.
Порт P блока Single-Acting Hydraulic Cylinder выводит физический сигнал с измеренным цилиндрическим положением вала. Блок PS-Simulink Converter преобразует физический сигнал в Сигнал Simulink для графического вывода с блоком Simulink Scope.
Соедините выходную сторону блока 2-Position Valve Actuator, блока PS-Simulink Converter и блока Scope последовательно как показано в фигуре.
Выходная сторона блока 2-Position Valve Actuator выводит физический сигнал с измеренным открытием клапана. Блок PS-Simulink Converter преобразует физический сигнал в Сигнал Simulink для графического вывода с блоком Simulink Scope.
Симулируйте модель привода
Запустите симуляцию. Можно сделать это из панели меню Simulink путем нажатия
кнопки. Программное обеспечение Simscape оценивает модель, определяет начальные условия и симулирует модель. Для получения дополнительной информации смотрите Как Моделирование Simscape (Simscape).Откройте блоки Scope.
График открытия клапана показывает динамический ответ клапана к синусоидальному входному сигналу волны.
Цилиндрический график положения показывает динамический ответ цилиндрического вала к скачкам давления в полости цилиндра.
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, текут 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. Симулируйте модель при различных условиях видеть эффект различных входных параметров и параметров на динамике открытия клапана и цилиндрическом смещении вала.