Cartridge Valve Actuator (IL)

Привод, который обеспечивает равновесие между клапаном и экспериментальными давлениями в изотермической жидкой системе

Библиотека:
Simscape / Жидкости / Valve Actuators & Forces

Описание

Блок Cartridge Valve Actuator (IL) моделирует привод, который обеспечивает равновесие между давлениями экспериментальной линии и клапаном. Клапан между портами A и B остается закрытым, пока экспериментальный пружинный Spring preload force не превзойден, в которую точку поршень начинает перемещаться. Положение поршня выводится как физический сигнал в порте S. Схематический из cqrtridge привода клапана с 4 портами показывают ниже.

Баланс силы привода

Поршень привода перемещается, чтобы настроить давление в полости привода, которая обеспечивает равновесие между давлениями порта привода и экспериментальными давлениями линии:

$p_{A} A_{A} + p_{B} A_{B} = F_{p r e l o a d} + F_{p i l o t},$

где:

p _A и p _B является давлениями в портах A и B.
A _X вычисляется от Port A to port X area ratio.
A _B является областью порта B, $A_{X} - A_{A}$ , когда Number of pressure ports установлен в 3. Когда Number of pressure ports установлен в 4, A _B $A_{X} - A_{A} + A_{Y}$ .
_{Предварительная нагрузка} F является начальной упругой силой в системе.
_Пилот F $p_{X} A_{X}$ если Number of pressure ports установлен в 3 и $p_{X} A_{X} + p_{Y} A_{Y}$ если Number of pressure ports установлен в 4.

Положение поршня

Устойчивое перемещение поршня вычисляется как:

$x_{s t e a d y} = \frac{F ε}{k} = \frac{F_{A} + F_{B} - F_{p i l o t} - F_{p r e l o a d}}{k} ε,$

где ε является Opening orientation, который присваивает перемещение в положительном направлении (дополнительное) или отрицательное направление (сокращение). Динамическое изменение в перемещении поршня:

${\dot{x}}_{d y n} = \frac{x_{s t e a d y} - x_{d y n}}{τ},$

где τ является Actuator time constant. Когда ${\dot{x}}_{d y n} = \frac{x_{d y n}}{τ} .$ меньше Spring preload force, x_{, устойчивый} = 0.

Если ${\dot{x}}_{d y n} = \frac{x_{d y n}}{τ} .$ больше суммы усилия предварительной нагрузки и _{диапазона} kx, x_{, устойчивый} = _{диапазон} x.

Динамика Открытия

Если вводные движущие силы моделируются, задержка введена ответу потока на смоделированный, контролируют давление. _{управление} p становится динамическим давлением управления, p _dyn; в противном случае _{управление} p является установившимся давлением. Мгновенное изменение в динамическом давлении управления вычисляется на основе Opening time constant, τ:

${\dot{p}}_{d y n} = \frac{p_{c o n t r o l} - p_{d y n}}{τ} .$

По умолчанию Opening dynamics установлен в Off.

Численно сглаживавшая сила

Когда привод близко к полному дополнительному или полному сокращению, можно обеспечить числовую робастность в симуляции путем корректировки блока Smoothing factor. Функция сглаживания применяется ко всем расчетным силам, но в основном влияет на симуляцию в экстремальных значениях перемещения поршня.

Нормированная сила вычисляется как:

$\hat{F} = \frac{F_{A} + F_{B} - F_{P r e l o a d} - F_{P i l o t}}{k x_{s t r o k e}} .$

Smoothing factor, s, применяется к нормированной силе:

${\hat{F}}_{X, s m o o t h e d} = \frac{1}{2} + \frac{1}{2} \sqrt{{\hat{F}}_{X}^{2} + {(\frac{s}{4})}^{2}} - \frac{1}{2} \sqrt{{({\hat{F}}_{X} - 1)}^{2} + {(\frac{s}{4})}^{2}},$

Допущения и ограничения

Внутренние объемы жидкости не моделируются в этом блоке. Нет никакого массового расхода жидкости через порты A, B, X и Y.

Порты

Сохранение

развернуть все

`A` — Порт Pressure
изотермическая жидкость

Порт Pressure сопоставлен с входом клапана.

`B` — Порт Pressure
изотермическая жидкость

Порт Pressure сопоставлен с выходом клапана.

`X` — Порт Pressure
изотермическая жидкость

Порт Pressure в конце тарелки.

`Y` — Порт Pressure
изотермическая жидкость

Экспериментальный порт давления. Чтобы включить этот порт, установите Number of pressure ports на 4.

Вывод

развернуть все

`S` — Положение тарелки, m
физический сигнал

Положение тарелки в m в виде физического сигнала.

Параметры

развернуть все

`Number of pressure ports` — Количество экспериментальных портов давления
3 (значение по умолчанию) | `4`

Количество экспериментальных портов давления. Порт X измеряет давление в конце тарелки. Установка этого параметра на 4 включает дополнительный порт Y экспериментальной стороны.

`Port A poppet area` — Площадь поперечного сечения порта А
`1e-4 m^2` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Площадь поперечного сечения порта A.

`Port A poppet to port X pilot area ratio` — Отношение входа к области порта управления
0.5 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Отношение входного порта, A, к экспериментальному порту давления, X. Это значение используется, чтобы вычислить силу в порте X.

`Port Y pilot area` — Площадь поперечного сечения порта Y
`1.5e-4 m^2` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Площадь поперечного сечения порта Y.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Number of pressure ports на 4.

`Spring preload force` — Начальная упругая сила
`25 N` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Упругая сила при клапане из-за пружинного предварительно загружения. Этот параметр является пороговым значением, которое, когда добавлено к экспериментальным давлениям в портах X и Y, уравновешивает открытие клапана из-за давлений в портах A и B.

`Spring stiffness` — Постоянная жесткость
`15e3 N/m` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Постоянная жесткость Spring.

`Poppet stroke` — Максимальное расширение тарелки
`5e-3 m` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Максимальное расширение тарелки.

`Smoothing factor` — Числовой коэффициент сглаживания
0.01 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина в области значений [0,1]

Непрерывный коэффициент сглаживания, который вводит слой постепенного изменения к положению поршня, когда это - близкое полное дополнительное или полное сокращение. Установите это значение к ненулевому значению меньше чем один, чтобы увеличить устойчивость вашей симуляции в этих режимах.

`Connected valve opening orientation` — Направление смещения тарелки
`Positive displacement opens valve` (значение по умолчанию) | `Negative displacement opens valve`

Направление смещения тарелки, которое открывает подключенный клапан. Установка этого параметра на Positive displacement opens valve указывает на расширение тарелки. Установка параметра на Negative displacement opens valve указывает на сокращение тарелки.

`Actuator dynamics` — Ли с учетом переходных процессов во время приведения в действие
`Off` (значение по умолчанию) | `On`

Ли с учетом переходных эффектов в положении золотника из-за приведения в действие. Установка Actuator dynamics к On аппроксимирует движение привода путем представления задержки первого порядка в положении золотника. Actuator time constant также влияет на смоделированную динамику.

`Actuator time constant` — Постоянная времени перемещения поршня
`0.1 s` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Постоянный, который получает время, требуемое для поршня достигнуть установившийся при перемещении от одного положения до другого. Этот параметр влияет на смоделированную динамику привода.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Actuator dynamics на On.

Введенный в R2020a

Документация

Cartridge Valve Actuator (IL)

Описание

Баланс силы привода

Положение поршня

Динамика Открытия

Численно сглаживавшая сила

Допущения и ограничения

Порты

Сохранение

`A` — Порт Pressure
изотермическая жидкость

`B` — Порт Pressure
изотермическая жидкость

`X` — Порт Pressure
изотермическая жидкость

`Y` — Порт Pressure
изотермическая жидкость

Вывод

`S` — Положение тарелки, m
физический сигнал

Параметры

`Number of pressure ports` — Количество экспериментальных портов давления
3 (значение по умолчанию) | `4`

`Port A poppet area` — Площадь поперечного сечения порта А
`1e-4 m^2` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Port A poppet to port X pilot area ratio` — Отношение входа к области порта управления
0.5 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Port Y pilot area` — Площадь поперечного сечения порта Y
`1.5e-4 m^2` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

`Spring preload force` — Начальная упругая сила
`25 N` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Spring stiffness` — Постоянная жесткость
`15e3 N/m` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Poppet stroke` — Максимальное расширение тарелки
`5e-3 m` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Smoothing factor` — Числовой коэффициент сглаживания
0.01 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина в области значений [0,1]

`Connected valve opening orientation` — Направление смещения тарелки
`Positive displacement opens valve` (значение по умолчанию) | `Negative displacement opens valve`

`Actuator dynamics` — Ли с учетом переходных процессов во время приведения в действие
`Off` (значение по умолчанию) | `On`

`Actuator time constant` — Постоянная времени перемещения поршня
`0.1 s` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Смотрите также

Документация Simscape Fluids

Поддержка

Документация

Cartridge Valve Actuator (IL)

Описание

Баланс силы привода

Положение поршня

Динамика Открытия

Численно сглаживавшая сила

Допущения и ограничения

Порты

Сохранение

A — Порт Pressure изотермическая жидкость

B — Порт Pressure изотермическая жидкость

X — Порт Pressure изотермическая жидкость

Y — Порт Pressure изотермическая жидкость

Вывод

S — Положение тарелки, m физический сигнал

Параметры

Number of pressure ports — Количество экспериментальных портов давления3 (значение по умолчанию) | 4

Port A poppet area — Площадь поперечного сечения порта А 1e-4 m^2 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Port A poppet to port X pilot area ratio — Отношение входа к области порта управления0.5 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Port Y pilot area — Площадь поперечного сечения порта Y 1.5e-4 m^2 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Spring preload force — Начальная упругая сила 25 N (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Spring stiffness — Постоянная жесткость 15e3 N/m (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Poppet stroke — Максимальное расширение тарелки 5e-3 m (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Smoothing factor — Числовой коэффициент сглаживания0.01 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина в области значений [0,1]

Connected valve opening orientation — Направление смещения тарелки Positive displacement opens valve (значение по умолчанию) | Negative displacement opens valve

Actuator dynamics — Ли с учетом переходных процессов во время приведения в действие Off (значение по умолчанию) | On

Actuator time constant — Постоянная времени перемещения поршня 0.1 s (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Смотрите также

Документация Simscape Fluids

Поддержка

`A` — Порт Pressure
изотермическая жидкость

`B` — Порт Pressure
изотермическая жидкость

`X` — Порт Pressure
изотермическая жидкость

`Y` — Порт Pressure
изотермическая жидкость

`S` — Положение тарелки, m
физический сигнал

`Number of pressure ports` — Количество экспериментальных портов давления
3 (значение по умолчанию) | `4`

`Port A poppet area` — Площадь поперечного сечения порта А
`1e-4 m^2` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Port A poppet to port X pilot area ratio` — Отношение входа к области порта управления
0.5 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Port Y pilot area` — Площадь поперечного сечения порта Y
`1.5e-4 m^2` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Spring preload force` — Начальная упругая сила
`25 N` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Spring stiffness` — Постоянная жесткость
`15e3 N/m` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Poppet stroke` — Максимальное расширение тарелки
`5e-3 m` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Smoothing factor` — Числовой коэффициент сглаживания
0.01 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина в области значений [0,1]

`Connected valve opening orientation` — Направление смещения тарелки
`Positive displacement opens valve` (значение по умолчанию) | `Negative displacement opens valve`

`Actuator dynamics` — Ли с учетом переходных процессов во время приведения в действие
`Off` (значение по умолчанию) | `On`

`Actuator time constant` — Постоянная времени перемещения поршня
`0.1 s` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина