Моделируйте тепловые потери в компонентах привода
Тепловое моделирование предоставляет данные, которые помогают вам проектировать эффективность и тепловую защиту в вашей системе. Некоторые блоки в библиотеках Simscape™ Driveline™ Braks & Detents, Clatches и Gears имеют тепловые варианты, которые позволяют определить, как генерация тепла влияет на эффективность и температуру компонентов привода. Для примера Simple Gear блок, который моделирует передачу основы и последующих колес, имеет тепловой вариант, который может симулировать тепло, генерируемое сетчатыми потерями. Выбор теплового варианта для блока добавляет тепловой порт к блоку и включает связанные параметры теплового моделирования.
Тепловые порты
Тепловые порты являются физическими портами сохранения в тепловой области Simscape. Можно смоделировать термальные эффекты, такие как теплообмен и изоляция, путем соединения блоков от других продуктов Simscape, которые используют тепловую область к тепловым портам на тепловых вариантах Simscape Driveline.
Тепловые порты связаны с температурой и тепловым потоком, которые являются переменными Across и Through тепловой области Simscape. Для измерения тепловых переменных можно использовать один или оба из следующих методов:
Журнал данных моделирования с помощью узла Simscape logging. Просмотрите данные с помощью
sscexploreфункция.Добавьте датчик из библиотеки Simscape > Foundation Library > Thermal > Thermal Sensors к модели. Для измерения температуры используйте параллельно соединенный Ideal Temperature Sensor блок. Для измерения теплового потока используйте последовательно соединенный Ideal Heat Flow Sensor блок.
Существует несколько преимуществ использования регистрации данных для симуляции рабочего стола. Логгирование данных менее затратно в вычислительном отношении, чем с помощью блока манометров, и это позволяет вам:
Легко просматривать пострезультаты симуляции с помощью Simscape Results Explorer.
Легкий выход данных в MATLAB® Рабочая область для постобработочного анализа.
Однако, если вы используете только регистрацию данных для измерения переменной, вы не можете выдать сигнал обратной связи для этой переменной в систему управления во время симуляции, как вы можете, когда используете только датчик для измерения переменной. Кроме того, поскольку логгирование данных не поддерживается для генерации кода, вы не можете использовать логгирование данных Simscape при выполнении симуляции в реальном времени на целевом компьютере.
Параметры теплового моделирования
Параметры теплового моделирования являются характеристиками конкретного устройства, которые определяют, как тепловая динамика влияет на температуру и эффективность устройства во время симуляции.
Для некоторых блоков вариант по умолчанию включает необходимые параметры для симуляции тепловой динамики. Для таких блоков размерности параметров изменяются, когда вы выбираете тепловой вариант. Например, чтобы параметризовать потери сетки на основе модели трения постоянной эффективности для варианта по умолчанию блока Simple Gear, вы задаете параметр Efficiency, используя скалярное значение. Если вы выбираете тепловой вариант для блока Simple Gear, необходимо использовать вектор величину, чтобы задать параметр Efficiency.
Выбор теплового варианта включает дополнительные параметры теплового моделирования. Например, выбор теплового варианта блока Simple Gear включает параметр Temperature. Чтобы определить степень тепловых потерь, блок выполняет поиск таблицы на основе значений, заданных для параметров Efficiency и Temperature.
Моделируйте тепловые потери для простой передачи
В этом примере показано, как включить тепловой порт, параметризовать тепловой вариант и проанализировать результаты симуляции, которая моделирует тепловые потери.
Измерение зависимой от нагрузки эффективности
Откройте модель. В командной строке MATLAB введите
sdl_gear_efficiency
Исследуйте параметры для блока Gear.
Для Meshing Losses значение Friction model устанавливается равным
Load-dependent efficiency. Это Nominal output torque150 N*mи Efficiency at nominal output torque0.8.Чтобы симулировать модель и построить график эффективности коробки передач, в окне модели нажмите Plot efficiency.
Эффективность в номинальной точке в точности соответствует значениям параметров в блоке. Однако эффективность зависит только от крутящего момента. Температура не учитывается при расчете эффективности.
Используйте тепловой вариант для блока зубчатой передачи
Чтобы включить температуру в расчет эффективности, выберите тепловой вариант для блока передач.
Щелкните правой кнопкой мыши блок Gear и в контекстном меню выберите Simscape > Block choices. Выберите Show thermal port.
Параметризируйте тепловой вариант. Если диалоговое окно блока открыто, закройте и откройте его, чтобы сделать тепловые параметры видимыми. Для параметров Meshing Losses:
Установите Friction Model значение
Temperature and load-dependent efficiency.Для Temperature задайте
[ 280 400 500 ].Для Efficiency matrix задайте
[ 0.65 0.65 0.7; 0.7 0.7 0.75; 0.75 0.75 0.8 ].
Для параметра Thermal Port > Initial Temperature задайте 320.
Добавьте тепловых Библиотечных блоков
Для моделирования теплопередачи добавьте блоки из библиотеки Simscape Foundation Thermal.
Добавьте блок, который представляет тепловой поток между передачей и окружением. Откройте Simulink® Браузер библиотек. От Simscape> Foundation Library> Thermal > Thermal Elements библиотека, добавьте Conductive Heat Transfer блок к модели.
Добавьте блок, который представляет тепловую опорную точку. Также из библиотеки Thermal Elements добавьте в модель блок Thermal Reference.
Добавьте блоки для моделирования температуры окружающей среды как постоянного, идеального источника тепловой энергии.
От Simscape> Foundation Library> Thermal > Thermal Sources библиотека, добавьте Controlled Temperature Source блок.
От Simscape> Foundation Library> Physical Signals > Sources библиотека, добавьте PS Constant блок. Задайте значение
320для блока PS Constant.
Расположите и соедините блоки как показано на рисунке.
Измерение температуры и зависимости от нагрузки Эффективности
Оцените эффективность как функцию как крутящего момента нагрузки, так и температуры передачи.
Симулируйте модель.
Чтобы построить график эффективности коробки передач, в окне модели нажмите Plot efficiency. Изменение масштаба для лучшего представления кривая эффективность.
Эффективность peaks на 8,5 секунде, когда величина крутящего момента составляет приблизительно 33% от его максимального значения. Эффективность больше не зависит только от крутящего момента нагрузки.
Чтобы просмотреть данные по рассеянной степени и температуре передачи:
В окне модели нажмите Explore simulation results.
В окне дерева узлов разверните узел Gear > simple_gear_model.
CTRL + щелкните по power_dissipated и temperature узлам.
Когда величины крутящей нагрузки и температуры увеличиваются во время первой половины симуляции, увеличивается и количество степени, которое рассеивается. Количество степени, которая рассеивается, уменьшается во второй половине симуляции из-за уменьшения крутящей нагрузки. Однако температура передачи продолжает расти, как и эффективность из-за вектора, заданного для параметра Temperature. Эта эффективность зависит как от крутящего момента нагрузки, так и от температуры передачи.