Моделирование и симуляция гидросистем

Блоки Simscape™ Fluids™ и связи представляют одномерные пути к потоку. Это означает, что внутренние движущие силы компонента, такие как изменение давления вдоль лопатки насоса, не моделируются подробно.

Как с электрическими цепями, все сетевые компоненты имеют связанную переменную Across и Through. В отличие от электрической цепи, некоторые области Simscape Fluids имеют больше чем одну переменную Across и Through. Например, в тепловой жидкой области, массовый расход жидкости и энергетическая скорость потока жидкости являются переменными Through блока, и давление и температура является переменными Across блока. Блоки в газе, сыром воздухе и двухфазных областях также имеют несколько переменных Through и Across. Для получения дополнительной информации о связях блока порты и типы переменных, видят Основные принципы Моделирования Физических сетей.

В сетях Fluids поток поддерживается в любом направлении вдоль линий связи. Много блоков Simscape Fluids также поддерживают инвертированные потоки. Кроме того, давление и температура всегда является абсолютными значениями. Независимо от направления потока значения переменных остаются положительными.

Важно, чтобы ваша сеть была основана. Блоки Simscape Fluids с внутренними объемами, названными динамическими компонентами, могут действовать как сетевая земля из-за их внутренне заданных состояний. Кроме того, динамические компоненты в сети устанавливают начальные условия модели от заданных параметров блоков.

Из-за этих внутренних объемов, жидкие переменные вычисляются во внутренних узлах как часть баланса импульса по блоку. Можно наблюдать различные значения, если вы принимаете решение измерить переменную во внутреннем узле или в порте. Смотрите Вычисления Внутреннего состояния для получения дополнительной информации.

Параметризация блока

Некоторые блоки могут быть параметрированы различными методами. Можно параметрировать эти блоки:

  • Аналитическая формулировка

  • Данные из таблицы данных

  • Данные из измерений

Таблицы данных могут быть 2D или 3-D и состоят из независимых векторов, такой как из тестовой матрицы. Например, в блоке Variable-Displacement Pump (IL), параметр Volumetric loss table, q_loss(dp,w,D) заполняется с объемными потерями в каждой тестовой точке для падения давления, скорости вала и рабочего объема, в области значений каждого параметра.

Можно построить и проверять данные в интерполяционную таблицу с блоками PS Lookup Table (2D) и PS Lookup Table (1D). Смотрите Интерполяционные таблицы Графика для получения дополнительной информации.

Запустите и симулируйте свою модель

Программное обеспечение Simscape Fluids обеспечивает несколько способов симулировать и анализировать многодоменные гидросистемы в среде Simulink®.

  • Чтобы открыть шаблон модели Simscape, войти ssc_new в командной строке MATLAB®. Можно просмотреть библиотеку блоков Simscape Fluids путем ввода SimscapeFluids_lib на командной строке MATLAB. Перетащите блоки от Браузера Библиотеки Simscape до Редактора Simulink, чтобы создать вашу модель.

  • Чтобы просмотреть и смотреть ваши сетевые переменные прежде, во время, и после симуляции, используют Переменное Средство просмотра. Чтобы узнать больше об инициализации моделей и установке переменных приоритетов, смотрите Инициализацию Переменной Блочного уровня. Начальные условия для моделей Simscape Fluids доменно-зависимы:

    • В изотермической жидкой области должно быть обеспечено начальное давление.

    • В тепловой жидкой области должно быть обеспечено начальное давление и температура.

    • В газовой области, начальном давлении, и должны быть обеспечены или плотность или температура.

    • В сырой воздушной области должны быть обеспечены начальное давление, температура, качество влажности и количество газа трассировки.

    • В двухфазной области, начальном давлении и или качество фазы, должны быть обеспечены температура, энтальпия или внутренняя энергия.

  • Можно просмотреть результаты симуляции путем присоединения блока Scope к датчику, или путем включения регистрации данных и просмотра результатов в Проводнике Результатов. Экспортирование данных от Проводника Результатов до Data Inspector позволяет вам сравнивать данные между симуляциями. Для получения дополнительной информации смотрите Инспектора Данных моделирования.

    • Определите объем Сигналов Simulink графика блоков. Преобразуйте физический сигнал Simscape с блоком PS-Simulink Converter, чтобы соединить физический сигнал с блоком Scope. См. Соединяющиеся Схемы Simscape к Источникам Simulink и Осциллографам для получения дополнительной информации.

    • Чтобы включить регистрацию данных, от панели инструментов Simulink, выбирают Modeling> Model Settings> Model Settings. На левой панели диалогового окна Configuration Parameters выберите Simscape. В панели Simscape, под Data Logging, устанавливает Log simulation data на All и выберите Open viewer after simulation.

  • Чтобы узнать больше о выборе и конфигурировании правильного решателя для вашей системы, смотрите Подготовку Решателей для Физических Моделей. Решатели переменного шага ode23t и ode15s универсальные решатели, которые подходят для области значений динамики. Чтобы использовать Simulink Coder™, чтобы сгенерировать код из вашей модели, используйте ode14x или ode1be решатели. Для получения дополнительной информации о генерации кода, смотрите Генерацию кода.

Смотрите Существенные Шаги для Построения Физической Модели для подробного обзора рабочего процесса моделирования Simscape.

Балансируя точность, скорость и КПД в вашей модели

Чтобы изменить точность, скорость и КПД вашей симуляции, можно настроить один или несколько следующих параметров в диалоговом окне Configuration Parameters:

  • Relative tolerance

  • Absolute tolerance

  • Max step size

Можно также настроить Constraint Residual Tolerance в диалоговом окне блока Solver Configuration.

В большинстве случаев значения допуска по умолчанию произведут хороший баланс между точностью и скоростью вашей модели. Однако в некоторых случаях можно хотеть настроить Max step size от его настройки по умолчанию auto, который вычисляется на основе длительности симуляции а не на динамике симуляции. Если вы обеспокоены, что решатель может пропускать значительное поведение, можно изменить это значение в меньшее значение.

Для получения дополнительной информации о параметрах решателя, см.:

Смотрите Solver Configuration, чтобы узнать больше, когда настроить значение параметров Constraint Residual Tolerance.

Похожие темы

Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте