Возможности программного обеспечения Simscape Driveline
Что содержит программное обеспечение Simscape Driveline
Simscape™ Driveline™ программное обеспечение является набором библиотек блоков в Simulink® окружение и основанная на программном обеспечении Simscape. Вы соединяете блоки Simscape Driveline с нормальными блоками Simulink через блоки физического сигнала Simscape, которые определяют физические единицы измерения.
Блоки в библиотеке Simscape Driveline и связанные с ними механические блоки в библиотеке Simscape Foundation являются элементами для моделирования систем привода. Эти системы состоят из одной или нескольких инерций и масс, вращающихся вокруг или перемещающихся вдоль одной или нескольких осей, ограниченных для вращения или перемещения вместе шестернями, которые передают крутящий момент и силы на различные части привода. Можно представлять приводы с компонентами, организованными в иерархические подсистемы, как в любой модели Simulink. Вы можете:
Ограничивайте движение шестернями.
Добавьте сложные динамические элементы, такие как муфты, сцепные элементы и другие муфты.
Представлять такие компоненты транспортного средства, как кузова и шины.
Приводите тела в действие с помощью крутящих моментов, сил и движений.
Интегрировать ньютоновскую вращательную и поступательную динамику, затем измерить получившиеся движения.
Отношение к программному обеспечению Simscape
Чтобы моделировать и симулировать физические системы, модели Simscape Driveline используют такие технологии Simscape, как ненаправленные физические соединения и порты сохранения, физические сигналы, несущие физические единицы измерения, собственный компонент моделирование, специализированные решатели и логгирование данных.
Механические вращательные и поступательные области Simscape образуют базиса библиотек блоков и моделей Simscape Driveline. Библиотека Simscape Foundation включает блоки физического сигнала; и основные механические блоки, представляющие инерцию, массу и простые механические связи. Он также включает в себя источники движения, крутящий момент и силу и датчики.
Для получения дополнительной информации о моделировании и симуляции в среде Simscape смотрите документацию Simscape.
Физические соединения, порты механического состояния и физические сигналы
В блоках Simscape Driveline механические порты закрепляют
линии физического соединения, которые в этой области представляют механические оси. Эти оси являются либо осями вращения, по которым передается крутящий момент и вокруг которых вращаются инерция, либо осями перемещения, вдоль которых передается сила и вдоль которых перемещаются массы.
Некоторые блоки, определенные в областях Simscape, также требуют входных или выходных сигналов, которые несут физические единицы измерения или физические сигналы. Simscape физические сигнальные линии и порты
представляют и соединяют физические сигналы с модулями. Блоки преобразования позволяют вам преобразовывать безразмерные сигналы Simulink в физические сигналы Simscape и назад.
Моделируйте приводные системы
Программное обеспечение Simscape Driveline расширяет программное обеспечение Simulink и Simscape блоками, моделируя компоненты и свойства привода, представляя приводные линии как физические сети и решая уравнения движения.
Чтобы создать и запустить представление модели Simscape Driveline приводной линии:
Задайте инерцию вращения или поступательную массу для каждого тела. Соедините тела с помощью линий физического соединения, представляющих оси привода в портах механического привода.
При необходимости заземлите приводную линию до одной или нескольких механических ссылок, фиксированных в пространстве.
Ограничьте оси привода вращением или перемещением вместе путем их соединения с шестернями. Передачи накладывают статические ограничения на движения привода и передаточные крутящие моменты и силы при фиксированных отношениях.
При необходимости добавьте динамические элементы, которые передают крутящий момент, силу и движение между осями привода нестатическим способом. Эти элементы включают в себя компоненты, генерирующие внутренний крутящий момент, такие как демпфированные пружины, муфты, элементы, подобные сцеплению, передачи и гидротрансформаторы. Можно также создавать и соединять свои собственные динамические элементы.
Точно так же добавьте динамические источники и экологические взаимодействия, такие как двигатели, кузова транспортных средств и шины.
Установите механические источники и датчики, чтобы инициировать и записать движения тела, и приложить внешние крутящие моменты и силы к приводной линии.
Подключите Solver Configuration Simscape к приводной линии, затем сконфигурируйте ее. Запустите симуляцию, вызвав решатели Simulink и Simscape, чтобы найти движения системы. Отобразите и проанализируйте движение.
Моделируйте инерцию и передачи
Программа Simscape Driveline задает приводную линию как набор вращающихся и поступательных тел, заданных их инерцией вращения и поступательными массами. Вращательные и поступательные степени свободы (DoFs) начинаются от инерций и масс, но переносятся линиями физического соединения. Прямое соединение одного тела с другим ограничивает вращение обоих тел с одной и той же угловой или линейной скоростью. Крутящий момент или сила, приложенная к одному телу, прикладывается к обоим. Можно также заземлить оси привода к механическим ссылкам, которые не перемещаются и которые представляют бесконечную эффективную инерцию или массу.
Примечание
Все функции Simscape Driveline DoF являются абсолютными в неявной глобальной системе координат в покое, но измеряются и используются относительным образом, между одним и другим компонентом. Для измерения глобальной системы координат упора, наземных датчиков или других компонентов с механическими эталонными блоками.
В реальном приводе тела также могут быть соединены косвенно шестернями, которые связывают оси привода. Зубчатые передачи ограничивают вращение осей вместе. Эти передачи могут быть простыми или сложными и могут связывать две или более осей. Передачи выполняют две роли:
Ограничение связанных осей вращать или перемещать вместе со скоростями в фиксированном соотношении или соотношениях.
Передача крутящих моментов или сил, протекающих вдоль одной или нескольких осей, другим осям, также в фиксированном соотношении или соотношениях.
Моделируйте динамические элементы привода
Чтобы создать более реалистичные модели привода, вы разрабатываете простые приводы, состоящие из инерций, масс и передач. Вы добавляете сложные механические элементы, которые генерируют крутящие моменты и силы внутри приводной линии, между одной осью и другой. Некоторые блоки Simscape Driveline инкапсулируют как подсистемы целые модели сложных элементов привода:
Зависимые от нагрузки модели потерь неидеальных передач.
Муфты и элементы, подобные муфте, которые моделируют блокировку и разблокировку пар осей привода путем применения кинетического и статического трения
Модели компонента транспортного средства, которые представляют двигатели, шины и тела транспортного средства
Специализированные модели крутящего момента и силы, такие как гидротрансформаторы, жёсткие упоры и демпфированный пружинный крутящий момент
Моделируйте пользовательские элементы привода
Блоки, представленные в библиотеке Simscape Foundation, могут служить начальными точками для разработки вариантов или полностью новых моделей для симуляции тех же компонентов. Можно также изучить маскированные подсистемы, заглянув под их маски. При необходимости разорвать ссылку между блоком и библиотекой перед ее изменением, а затем создать собственную версию. Или создайте свои собственные новые блоки с помощью компонентов Simscape Driveline и Simscape или с языком Simscape.
Для получения дополнительной информации о специализированных компонентах привода см. Раздел «Специализированные и индивидуальные компоненты привода».
Приведение в действие и осмысление движения
Источники движения Simscape и датчики являются блоками, которые вы используете для вставки и извлечения основной кинематической и динамической информации:
Исходные блоки придают движение осям привода и накладывают внешне определенные крутящие моменты и силы на тела привода.
Блоки датчиков измеряют движения и крутящие моменты и силы, переданные вдоль осей системы привода.
Входы источника и выходы датчика являются физическими сигналами, которые несут модули.
Моделируйте и анализируйте движение
Если вы задаете все инерции вращения и поступательные массы тел и соединяете тела с шестернями и другими элементами привода, динамическая задача нахождения движения системы разрешима. Чтобы закончить модель привода и подготовить ее к симуляции, вы соединяете приводную линию с решателем Simscape. Этот решатель определяет некоторые аспекты симуляции и интегрирует ньютоновскую динамику для системы, применяя все внутренние и внешние крутящие моменты и ограничения, чтобы найти движения тел.
Когда ваша модель будет готова к симуляции, запустите ее и проанализируйте ее движения, крутящие моменты и силы.
Обратная динамика - обрезка и линеаризация
Вы обычно не знаете крутящие моменты и силы, необходимые для создания заданного набора движений. Путем приведения в действие привода с помощью источников движения и измерения результирующих крутящих моментов и сил, можно найти крутящие моменты и силы, необходимые для создания заданных движений. Этот метод инвертирует канонический подход к динамике, который состоит из нахождения движений от крутящих моментов и сил.
Частным случаем обратной динамики является обрезка. Этот метод включает поиск установившихся движений тел, когда их ускорения и крутящие моменты и силы, которые они испытывают, исчезают. Используя специализированные инструменты в Simscape и Simulink, можно слегка возмущать такое устойчивое состояние движения, чтобы найти, как система реагирует на небольшие нарушения порядка. Ответ указывает на устойчивость системы и пригодность для контроллеров.
Симуляция генерации кода - в реальном времени и Оборудовании - в цикле
Программное обеспечение Simscape Driveline совместимо с режимами Simulink Acceleration, Simulink Coder™ и Simulink Real-Time™. С помощью этих продуктов можно сгенерировать версии кода моделей, которые вы первоначально создали в Simulink, с помощью блоков, улучшающих скорость симуляции и переносимость модели. Общим приложением сгенерированного кода является определение симуляций в реальном времени и оборудования в цикле.
Наличие муфт в модели привода вызывает итерации блокировки-разблокировки и динамические разрывы. Эти разрывы накладывают определенные ограничения на генерацию кода. Для получения дополнительной информации об этих ограничениях смотрите Эффективность симуляции привода и Simscape Driveline ограничения.