Симуляция привода включает компромисс между точностью и скоростью, присущие всей числовой симуляции. Точность связывает две отдельные проблемы, точность или верность модели, в зависимости от точности методов симуляции. В этом разделе описывается присущая модели привода сложность, как отличная от общих проблем симуляции.
О решателях и методах симуляции см. «Настройка решателей для физических моделей» и «Выбор оптимального решателя для физического симуляции».
Улучшение точности моделей привода 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 путем:
Включение и выключение физических эффектов, таких как неидеальные потери зацепления передач (эффективность передач)
Включая или исключая податливость (включая демпфированные реакции пружины), жёсткие упоры и временные лаги
Включая или опуская трение Кулона от сцеплений и элементов, подобных сцеплению
Кручение или смягчение острых градиентов в физических порогах, таких как пороги скорости в муфтах и неидеальных передачах
Моделирование этих физических эффектов требует дополнительной динамики и алгебраических ограничений, генерирует в вычислительном отношении более интенсивные симуляции и может снизить скорость симуляции, часто значительно.
Очень маленькие пороговые значения скорости и короткие лаги времени могут ухудшить численное сходимость или эффективность симуляции. Рассмотрим, можно ли сделать эти значения больше в симуляции.
Если ваша модель включает передачи с потерей эффективности, выберите адаптивное пересечение нулем в Model Configuration Parameters меню.
Помимо сцеплений, MathWorks® не рекомендует включать улучшения точности в симуляцию фиксированного шага/фиксированной стоимости, в реальном времени или оборудование в цикле (HIL).
Для моделирования податливости или эффективности рассмотрите сокращение числа таких элементов путем:
Удаление ненужных элементов с потерями
Объединение элементов с потерями в как можно меньше элементов
Если вы симулируете с помощью решателя с фиксированным шагом, избегайте:
Очень маленькие пороги скорости.
Задержки времени, которые являются короткими по сравнению с фиксированным временным шагом.
Решатель Partitioning является Simscape™ локальным решателем с фиксированным шагом, который улучшает эффективность для определенных моделей. Для получения дополнительной информации о решателе разбиения, включая ограничения для типов моделей, которые он может решить, смотрите Увеличение скорости симуляции с использованием решателя разбиения. Для примера, который показывает, как симулировать модель Simscape Driveline™ с помощью решателя Секционирования, см. Решение проблем симуляции решателя секционирования для моделей привода Simscape.
При моделировании приводной линии рассмотрите не моделирование всех податливостей, в зависимости от цели вашей модели. Если существуют определенные податливости, которые являются более доминирующими, чем другие, то попробуйте моделировать только доминирующие податливости.
Сцепление приводов с внешними нагрузками - для автомобиля, колесо-шина-дорога - часто жесткое. Условия вождения и дороги обычно изменяются на секунды или десятки секунд. Однако внутренние изменения системы привода автомобиля могут изменяться за доли секунды, особенно если замена сцепления и торможение находятся на работе. В сложение события блокировки и разблокировки муфты создают динамические разрывы.
Например, шина является «жесткой», медленно реагируя на навязанные силы и испытывая скольжение. Шина также имеет широкую область значений частотных характеристик. Рассмотрите моделирование податливости шин только, когда вы моделируете автомобиль, ускоряющийся от отдыха.
События блокировки и разблокировки сцепления генерируют прерывистые изменения в динамике привода и могут вызвать основные неточности, особенно если вы симулируете с большим допуском решателя с переменным шагом или большим фиксированным временным шагом.
Разрывы сцепления изменяют число и характер степеней свободы привода во время симуляции.
Поскольку разрывы сцепления являются идеализированными событиями, они заставляют крутящие моменты привода резко изменяться, когда сцепление резко переключается между статическим и кинетическим трением.
Динамическое управление блокировкой и разблокировкой муфт осуществляется посредством их входа давления или других сигналов блокировки.
Самым простым способом принудительной блокировки является внезапное изменение давления в муфте с нуля до некоторого заданного значения. Затем можно форсировать разблокировку, резко изменив давление сцепления обратно на нуль. Такие резкие скачки давления в сцеплении нереалистичны. Лучшим решением является моделирование полного приведения в действие сцепления. Однако можно использовать упрощенные модели, чтобы уменьшить сложность модели.
Вы можете улучшить моделирование сцепления и сделать его более реалистичным, гарантируя, что сигналы давления сцепления повышаются и падают плавно, не внезапно. Simulink® Библиотека источников предоставляет много способов создать такие сигналы. Можно также изменить форму существующих сигналов, используя такие блоки, как State-Space и Transfer Fcn.
Эти модели иллюстрируют сглаженные сигналы давления в муфте:
sdl_clutch_custom увеличение и понижение давления в вход муфте.
sdl_car использует блоки Transfer Fcn для изменения формы и сглаживания сигналов резкого давления в муфте.
Для получения дополнительной информации о сглаживании сигналов муфты смотрите Модель Реалистичные Сигналы Давления муфты.
Можно настроить внутренние параметры внутри каждого блока сцепления, чтобы контролировать, когда и как сцепление блокируется и разблокируется.
Изменение давления или порога силы. Сигнал блокировки, поступающий в муфту, физический, с модулями силы или давления. С помощью некоторых сцеплений можно задать силу или порог давления F th или P th. Этот порог накладывает ограничение на давление в муфте таким образом, чтобы эффективное управляющее давление было P - P, а не P. Если P < P th, давление не прикладывается вообще. (Нормальная сила между поверхностями муфты может заменить давление.) Повышение давления или порога силы муфты, которая имеет регулируемый порог, затрудняет сцепление муфты.
Совет
Если муфта в вашей симуляции входит в зацепление слишком легко, рассмотрите повышение ее давления или порога силы. Если муфта испытывает трудности с зацеплением, рассмотрите снижение этого порога.
Изменение допуска скорости. Большинство блоков сцепления имеют параметр допуска скорости, который управляет, когда сцепление блокируется или разблокируется.
Муфта может заблокироваться, только если относительная ω скорости вала лежит в области значений - ω Tol < ω < + ω Tol.
Муфта разблокируется, если крутящий момент на муфте превышает статический предел трения, который в свою очередь зависит от нормальной силы на муфте.
Вы задаете значения ω Tol через каждый блок сцепления.
Совет
Если муфта переключается между заблокированным и разблокированным слишком легко во время симуляции, рассмотрите увеличение ее допуска скорости.
Если вы используете допуск решателя или размер шага, который слишком велик, разрывы сцепления могут вызвать большие неточности.
Если допуски переменного шага слишком велики, решатель находит трудным или невозможным отслеживать динамическое изменение, связанное с изменением крутящих моментов трения, точно действующих на приводную линию.
Если фиксированный размер шага слишком велик, решатель не может точно разрешить резкие изменения, такие как блокировка сцепления и события разблокировки. Решатель с фиксированным шагом не может адаптивно уменьшить размер шага, чтобы компенсировать.
Совет
Если вы столкнулись с отказами сходимости или внезапными изменениями состояния привода (скорости) в момент изменения состояния сцепления или около него, рассмотрите уменьшение допусков решателя (для решателя с переменным шагом) или размера шага (для решателя с фиксированным шагом). Установите допуск решателя с переменным шагом или размер шага решателя с фиксированным шагом на наименьшее возможное значение, которое создает приемлемую скорость симуляции (не слишком медленную).
| Регулирование | Тип и настройка решателя | Эффект на точность | Эффект на скорость | Эффект на симуляцию муфты |
|---|---|---|---|---|
| Уменьшить | Переменный шаг: допуски | Увеличения | Уменьшает | Улучшает разрешение и симуляцию резкой блокировки и разблокировки |
| Fixed-step: размер шага | ||||
| Увеличение | Переменный шаг: допуски | Уменьшает | Увеличения | Ухудшает разрешение и симуляцию резкой блокировки и разблокировки |
| Fixed-step: размер шага |