Моделирование трансмиссии включает в себя компромисс между точностью и скоростью, присущей всему численному моделированию. Точность объединяет две различные проблемы, точность или верность модели, в сравнении с точностью методов моделирования. В этом разделе описывается внутренняя сложность моделей трансмиссии в отличие от общих проблем моделирования.
Сведения о решателях и методах моделирования см. в разделах Настройка решателей для физических моделей и Выбор оптимального решателя для физического моделирования.
Повышение точности моделей трансмиссии включает в себя создание блоков, которые являются более точными представлениями фактических физических компонентов. Например, можно сделать внутреннюю динамику компонентов, представленных блоками, более или менее точной и реалистичной:
Включение и выключение физических эффектов, таких как потери на зацепление неидеальной передачи (эффективность передачи)
Включая или исключая соответствие (включая реакции демпфированной пружины), жесткие остановки и временные задержки
Включая или исключая кулоновское трение от муфт сцепления и элементов, подобных муфт сцепления
Кручение или смягчение резких градиентов в физических порогах, таких как пороги скорости в сцеплениях и неидеальных передачах
Моделирование этих физических эффектов требует дополнительных динамических и алгебраических ограничений, создает вычислительно более интенсивное моделирование и может значительно снизить скорость моделирования.
Очень малые пороговые значения скорости и короткие временные задержки могут ухудшить численную сходимость или производительность моделирования. Рассмотрите возможность увеличения этих значений в моделировании.
Если модель включает шестерни с потерями эффективности, выберите адаптивное пересечение нуля в меню Параметры конфигурации модели (Model Configuration Parameters).
Помимо сцеплений, MathWorks ® не рекомендует включать улучшения точности в моделирование с фиксированным шагом/фиксированной стоимостью, в реальном времени или аппаратное моделирование в цикле (HIL).
Для моделирования соответствия или эффективности рассмотреть возможность сокращения числа таких элементов путем:
Удаление ненужных элементов с потерями
Объединение элементов с потерями в как можно меньше элементов
При моделировании с помощью решателя с фиксированным шагом избегайте:
Очень маленькие пороги скорости.
Временные задержки, которые являются короткими по сравнению с фиксированным шагом времени.
Решатель секционирования - это Simscape™ локальный решатель с фиксированным шагом, который повышает производительность для определенных моделей. Дополнительные сведения о решателе секционирования, включая ограничения для типов моделей, которые он может решить, см. в разделе Увеличение скорости моделирования с помощью решателя секционирования. Пример моделирования модели Simscape Driveline™ с помощью решателя секционирования см. в разделе Разрешение проблем моделирования решателя секционирования для моделей приводов Simscape.
При моделировании трансмиссии рекомендуется не моделировать все соответствия в зависимости от назначения модели. Если существуют специфические соответствия, которые являются более доминирующими, чем другие, попробуйте моделировать только доминирующие соответствия.
Сцепление приводов с внешними нагрузками - для автомобиля нагрузка колесо-шина-дорога - часто жесткая. Условия вождения и дорожного движения обычно меняются в течение нескольких секунд или десятков секунд. Однако внутренние изменения системы привода автомобиля могут меняться за доли секунды, особенно если происходит смена сцепления и торможение. Кроме того, события блокировки и разблокировки сцепления создают динамические разрывы.
Например, шина является «жесткой», медленно реагируя на приложенные силы и испытывая проскальзывание. Шина также имеет широкий диапазон частотных характеристик. Рекомендуется моделировать соответствие шин только при моделировании автомобиля, ускоряющегося от покоя.
События блокировки и разблокировки сцепления вызывают прерывистые изменения в динамике трансмиссии и могут привести к серьезным неточностям, особенно при моделировании с большим допуском решателя с переменным шагом или большим фиксированным шагом времени.
Разрывы сцепления изменяют количество и характер степеней свободы трансмиссии во время моделирования.
Поскольку разрывы сцепления являются идеализированными событиями, они приводят к резкому изменению крутящих моментов трансмиссии, так как муфта резко переключается между статическим и кинетическим трением.
Вы осуществляете динамическое управление блокировкой и разблокировкой муфт через их входное давление или другие сигналы блокировки.
Самый простой способ принудительной блокировки заключается в резком изменении давления сцепления с нуля до некоторого заданного значения. Затем можно принудительно разблокировать, резко изменив давление сцепления обратно на ноль. Такие резкие изменения давления сцепления нереальны. Лучшим решением является моделирование полного включения сцепления. Однако упрощенные модели можно использовать для уменьшения сложности модели.
Вы можете улучшить моделирование сцепления и сделать его более реалистичным, гарантируя, что сигналы давления сцепления растут и падают плавно, а не внезапно. Библиотека Simulink ® Sources предоставляет множество способов создания таких сигналов. Можно также изменить форму существующих сигналов с помощью таких блоков, как State-Space и Transfer Fcn.
Эти примеры моделей иллюстрируют сглаженные сигналы давления сцепления:
sdl_clutch_custom увеличивает и понижает давление на входной муфте.
sdl_car использует блоки Transfer Fcn для изменения формы и сглаживания острых сигналов давления сцепления.
Дополнительные сведения о сглаживании сигналов сцепления см. в разделе Модель реалистичных сигналов давления сцепления.
Можно настроить внутренние параметры в каждом блоке сцепления для управления тем, когда и как блокируется и разблокируется сцепление.
Изменение давления или порога силы. Сигнал блокировки, поступающий в муфту, является физическим, с единицами силы или давления. С помощью некоторых сцеплений можно задать пороговое значение силы или давления Fth или Pth. Это пороговое значение накладывает отсечку на давление сцепления таким образом, что эффективное управляющее давление равно P-Pth, а не P. Если P < Pth, давление не применяется вообще. (Нормальная сила между поверхностями сцепления может заменить давление.) Повышение порога давления или усилия муфты, имеющей регулируемый порог, затрудняет сцепление муфты.
Совет
Если сцепление в моделировании работает слишком легко, рассмотрите возможность повышения его давления или порога силы. Если сцепление сопряжено с трудностями, рассмотрите возможность снижения этого порога.
Изменение допуска скорости. Большинство блоков сцепления имеют параметр допуска скорости, который управляет блокировкой или разблокировкой сцепления.
Сцепление может быть заблокировано только в том случае, если относительная скорость относительно вала λ лежит в диапазоне -startTol < λ < + startTol.
Муфта разблокируется, если крутящий момент на муфте превышает предел статического трения, который, в свою очередь, зависит от нормальной силы на муфте.
Через каждый блок сцепления задаются значения, соответствующие По Tol.
Совет
Если муфта слишком легко переключается между заблокированной и разблокированной во время моделирования, рассмотрите возможность увеличения допуска ее скорости.
Если используется слишком большой допуск решателя или слишком большой размер шага, разрывы сцепления могут привести к серьезным неточностям.
Если допуски с переменным шагом слишком велики, решателю трудно или невозможно точно отследить динамическое изменение, связанное с изменением моментов трения, действующих на трансмиссию.
Если фиксированный размер шага слишком велик, решатель не может точно разрешить резкие изменения, такие как события блокировки и разблокировки сцепления. Решатель с фиксированным шагом не может адаптивно уменьшить размер шага для компенсации.
Совет
Если возникают сбои сходимости или резкие изменения состояния (скорости) трансмиссии в момент изменения состояния сцепления или вокруг него, рассмотрите возможность уменьшения допусков решателя (для решателя с переменным шагом) или размера шага (для решателя с фиксированным шагом). Установите для допуска решателя с переменным шагом или размера шага решателя с фиксированным шагом наименьшее возможное значение, которое обеспечивает приемлемую скорость моделирования (не слишком низкую).
| Регулирование | Тип и настройка решателя | Влияние на точность | Влияние на скорость | Влияние на моделирование сцепления |
|---|---|---|---|---|
| Уменьшить | шаг переменной: допуски | Увеличения | Уменьшает | Улучшает разрешение и симуляцию внезапной блокировки и разблокировки |
| Фиксированный шаг: размер шага | ||||
| Увеличение | шаг переменной: допуски | Уменьшает | Увеличения | Ухудшение разрешения и моделирование внезапной блокировки и разблокировки |
| Фиксированный шаг: размер шага |