Cartridge Valve Actuator (IL)

Привод, который поддерживает равновесие между давлением клапана и давлениями управления в изотермической системе жидкости

развернуть все на странице

Библиотека:
Simscape/Жидкости/Приводы Клапана и Силы

Описание

Блок Распределитель привода (IL) моделирует привод, который поддерживает равновесие между давлениями клапана и линии управления. Клапан между портами A и B остается закрытым до тех пор, пока пружина Spring preload force управления не будет превзойдена, в этой точке поршень начинает двигаться. Положение поршня выводится как физический сигнал в порт S. Схема привода клапана с 4 портами cqrtridge показана ниже.

Баланс сил привода

Поршень привода перемещается, чтобы регулировать давление в полости привода, которая поддерживает равновесие между давлениями в порте привода и давлениями в линии управления:

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

где:

p A и _p B являются давлениями в портах A и B.
A X вычисляется из Port A to port X area ratio.
A B является областью B портом , $A_{X} - A_{A}$ , когда для Number of pressure ports задано значение 3. Когда для Number of pressure ports задано значение 4, A B есть $A_{X} - A_{A} + A_{Y}$ .
F _{предварительная нагрузка} является начальной упругой силой в системе.
F _пилот есть $p_{X} A_{X}$ если Number of pressure ports установлено на 3 и $p_{X} A_{X} + p_{Y} A_{Y}$ если Number of pressure ports установлено на 4.

Положение поршня

Установившееся 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 - Opening orientation, которое присваивает движение в положительном направлении (расширение) или отрицательном направлении (уборка). Динамическое изменение перемещения поршня:

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

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

Если ${\dot{x}}_{d y n} = \frac{x_{d y n}}{τ} .$ больше, чем сумма усилия предварительной нагрузки и kx _штриха, _{x устойчивый} = _{x штрих}.

Динамика Открытия

Если моделируется динамика открытия, в ответ потока на смоделированное управляющее давление вводится задержка. p _{управление} становится динамическим давлением управления, _{p dyn}; в противном случае _{p управление} является установившимся давлением. Текущее изменение динамического давления 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 задано значение Off.

Численно-сглаженная сила

Когда привод близок к полному удлинению или полному уборке, можно сохранить числовую робастность в симуляции, регулируя Smoothing factor блока. Сглаживающая функция применяется ко всем вычисленным силам, но в основном влияет на симуляцию в крайних точках 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. Массовый расход жидкости через порты A, B, X и Y отсутствует.

Порты

Сохранение

расширить все

`A` - Порт давления
изотермическая жидкость

Порт давления, сопоставленный с входным отверстием клапана.

`B` - Порт давления
изотермическая жидкость

Порт давления сопоставлен с выходным отверстием клапана.

`X` - Порт давления
изотермическая жидкость

Порт давления на конце тарелки.

`Y` - Порт давления
изотермическая жидкость

Порт давления управления. Чтобы включить этот порт, установите Number of pressure ports равным 4.

Выход

расширить все

`S` - Положение поппета, м
физический сигнал

Положение Поппета в m, заданное как физический сигнал.

Параметры

расширить все

`Number of pressure ports` - Количество портов давления управления
`3` (по умолчанию) | `4`

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

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

Площадь поперечного сечения порта A.

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

Отношение входного порта, A, к порту давления управления, X. Это значение используется для вычисления силы в порту X.

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

Площадь поперечного сечения порта Y.

Зависимости

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

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

Упругая сила в клапане от предварительной нагрузки пружины. Этот параметр является порогом значением, которое, добавляя к давлениям управления в портах X и Y, уравновешивает открытие клапана из-за давления в портах A и B.

`Spring stiffness` - Константа жесткости
`15e3 N/m` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Постоянная жесткость пружины.

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

Максимальное расширение poppet.

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

Непрерывный коэффициент сглаживания, который вводит слой постепенного изменения в положение поршня, когда он близок к полному продолжению или полному втягиванию. Установите это значение ненулевым значением меньше единицы, чтобы увеличить стабильность вашей симуляции в этих режимах.

`Connected valve opening orientation` - Направление перемещения тарелки
`Positive displacement opens valve` (по умолчанию) | `Negative displacement opens valve`

Направление перемещения тарелки, которое открывает соединенный клапан. Установка этого параметра на Positive displacement opens valve указывает на расширение poppet. Установка параметра равной Negative displacement opens valve указывает на втягивание тарелки.

`Actuator dynamics` - Учитывать ли переходные процессы во время приведения в действие
`Off` (по умолчанию) | `On`

Учитывать ли переходные эффекты в положении золотника из-за приведения в действие. Установка значения Actuator dynamics On аппроксимирует движение привода путем введения задержки первого порядка в положении золотника. Этот Actuator time constant также влияет на смоделированную динамику.

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

Константа, которая захватывает время, необходимое для достижения поршнем устойчивого состояния при перемещении из одного положения в другое. Этот параметр влияет на моделируемую динамику привода.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Actuator dynamics равным On.

См. также

3-Way клапан (IL) | Распределитель (IL) | Привод клапана управления (IL) | Запорный клапан с управлением управления (IL) | Челночный клапан (IL)

Введенный в R2020a

Документация

Cartridge Valve Actuator (IL)

Описание

Баланс сил привода

Положение поршня

Динамика Открытия

Численно-сглаженная сила

Допущения и ограничения

Порты

Сохранение

`A` - Порт давления
изотермическая жидкость

`B` - Порт давления
изотермическая жидкость

`X` - Порт давления
изотермическая жидкость

`Y` - Порт давления
изотермическая жидкость

Выход

`S` - Положение поппета, м
физический сигнал

Параметры

`Number of pressure ports` - Количество портов давления управления
`3` (по умолчанию) | `4`

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

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

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

Зависимости

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

`Spring stiffness` - Константа жесткости
`15e3 N/m` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

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

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

`Connected valve opening orientation` - Направление перемещения тарелки
`Positive displacement opens valve` (по умолчанию) | `Negative displacement opens valve`

`Actuator dynamics` - Учитывать ли переходные процессы во время приведения в действие
`Off` (по умолчанию) | `On`

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

Зависимости

См. также

Документация Simscape Fluids

Поддержка

Документация

Cartridge Valve Actuator (IL)

Описание

Баланс сил привода

Положение поршня

Динамика Открытия

Численно-сглаженная сила

Допущения и ограничения

Порты

Сохранение

A - Порт давления изотермическая жидкость

B - Порт давления изотермическая жидкость

X - Порт давления изотермическая жидкость

Y - Порт давления изотермическая жидкость

Выход

S - Положение поппета, м физический сигнал

Параметры

Number of pressure ports - Количество портов давления управления 3 (по умолчанию) | 4

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

Port A poppet to port X pilot area ratio - Отношение площади порта входа к порту управления 0.5 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

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

Зависимости

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

Spring stiffness - Константа жесткости 15e3 N/m (по умолчанию) | положительная скалярная величина

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

Smoothing factor - Численный коэффициент сглаживания 0.01 (по умолчанию) | положительная скалярная величина в области значений [0,1]

Connected valve opening orientation - Направление перемещения тарелки Positive displacement opens valve (по умолчанию) | Negative displacement opens valve

Actuator dynamics - Учитывать ли переходные процессы во время приведения в действие Off (по умолчанию) | On

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

Зависимости

См. также

Документация Simscape Fluids

Поддержка

`A` - Порт давления
изотермическая жидкость

`B` - Порт давления
изотермическая жидкость

`X` - Порт давления
изотермическая жидкость

`Y` - Порт давления
изотермическая жидкость

`S` - Положение поппета, м
физический сигнал

`Number of pressure ports` - Количество портов давления управления
`3` (по умолчанию) | `4`

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

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

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

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

`Spring stiffness` - Константа жесткости
`15e3 N/m` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

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

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

`Connected valve opening orientation` - Направление перемещения тарелки
`Positive displacement opens valve` (по умолчанию) | `Negative displacement opens valve`

`Actuator dynamics` - Учитывать ли переходные процессы во время приведения в действие
`Off` (по умолчанию) | `On`

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