Симуляция Четырех Гидравлических Цилиндров
В этом примере показано, как использовать Simulink ® для создания модели с четырьмя гидравлическими цилиндрами. См. два связанных примера, которые используют одни и те же основные компоненты: одна модель гидроцилиндра и модель с двумя цилиндрами и ограничениями нагрузки.
Примечание: Это основной пример гидравлики. Вы можете легче создавать гидравлические и автомобильные модели с помощью Simscape™ Driveline™ и Simscape Fluids™.
Simscape Fluids предоставляет библиотеки компонентов для моделирования и симуляции гидросистем. Он включает модели насосов, клапанов, приводов, трубопроводов и теплообменников. Можно использовать эти компоненты для разработки систем степени жидкости, таких как передний загрузчик, степень рулевое управление и системы приведения в действие шасси. Engine охлаждения и подачи топлива также могут быть разработаны с Simscape Fluids. Можно интегрировать механические, электрические, тепловые и другие системы с помощью компонентов, доступных в семействе продуктов Simscape.
Simscape Driveline предоставляет библиотеки компонентов для моделирования и симуляции одномерных механических систем. Он включает модели вращательных и поступательных компонентов, таких как червячные передачи, планетарные передачи, свинцовые винты и муфты. Можно использовать эти компоненты для моделирования передачи механических степеней в вертолетных ходовых частях, промышленных машинах, транспортном средстве силовых установках и других приложениях. Также включены автомобильные компоненты, такие как двигатели, шины, коробки передач и гидротрансформаторы.
Моделирование
Рисунок 1 показывает схему верхнего уровня модели. Эта модель имеет один насос и четыре привода. То же давление насоса (p1) управляет каждым узлом цилиндра и сумма их потоков нагружает насос. Хотя каждый из четырех регулирующих клапанов мог управляться независимо, как и в активной системе подвески, в этом случае все четыре получают одни и те же команды, линейный пандус в площади постоянного отверстия от нуля до 0.002 sq.m..
Открытие модели и выполнение симуляции
Чтобы открыть эту модель, введите sldemo_hydcyl4 на терминале MATLAB ® (нажмите на гиперссылку, если вы используете справку MATLAB). Нажмите кнопку «Play» на панели инструментов модели, чтобы запустить симуляцию.
Модель регистрирует релевантные данные в рабочем пространстве MATLAB в объект Simulink .SimulationOutput out. Данные логгирования сигналов хранятся вне системы в структуре, называемой sldemo_hydcyl4_output. Зарегистрированные сигналы имеют синий индикатор (см. Модель). Для получения дополнительной информации смотрите Просмотр и доступ к данным логгирования сигналов.
Фигура 1: Четыре модели гидроцилиндра и результаты симуляции
Описание модели
Поток насоса начинается с 0.005 m3/sec (так же, как в модели с одним цилиндром), затем она падает до 0.0025 m3/sec при t=0.05 sec. Параметры C1, C2, Cd, rho, и V30 идентичны таковым в одной модели гидроцилиндра. Однако путем принятия отдельных значений для K, A, и betaкаждый из четырех цилиндров демонстрирует отличительные переходные процессы. В таблице ниже приведены характеристики четырех приводов.
---------------------------------------------------------------- Parameter | Actuator1 Actuator2 Actuator3 Actuator4 ----------------|----------------------------------------------- Spring Constant | K K/4 4K K Piston Area | Ac Ac/4 4Ac Ac Bulk Modulus | Beta Beta Beta Beta/1000 ---------------------------------------------------------------- Beta = 7e8 Pa [fluid bulk modulus] K = 5e4 N/m [spring constant] Ac = 1e-3 m^2 [cylinder cross-sectional area]
Отношение площади и коэффициента упругости одинаково для всех поршней, поэтому они должны иметь одинаковый выход в установившемся состоянии. Доминирующая постоянная времени для каждой подсистемы привода пропорциональна
(результат получен в результате размерного анализа), поэтому можно ожидать, что поршневой узел 2 будет несколько быстрее, чем блок 1. Ожидается, что поршневой узел 3 будет медленнее 1 или 2. Поршневой узел 4 имеет значительно более низкий модуль объемной упругости (как в случае с воздухом), поэтому мы ожидаем, что поршень 4 будет реагировать более медленно, чем поршень 1.
Результаты
Фигура 2. Положения поршня в примере четырех цилиндров
Фигура 3: Давление подачи насоса, p1
Начальный толчок потока при t=0 рассматривается четырьмя приводами как импульс давления. Давление насоса (p1), который первоначально высок, быстро падает, потому что существует высокая потребность в потоке от четырех нагрузок. Во время начального переходного процесса (около 4 msec), различные ответы идентифицируют индивидуума динамические характеристики каждого модуля сборки.
Как предсказано значениями параметров, привод 2 реагирует намного быстрее, чем привод 1. Третий и четвертый поршни намного медленнее, потому что им требуется больше рабочей жидкости для перемещения на то же расстояние. В случае 3 поршень перемещается больше объема благодаря большей площади поперечного сечения. В случае 4, хотя перемещенный объем такой же, как в случае 1, устройство требует больше жидкости, потому что оно впоследствии сжимается.
Когда давление насоса падает до уровня внутри цилиндров, различия в поведении размываются. Отдельные отклики смешиваются в общий отклик системы, которая поддерживает баланс потока между компонентами. В t=0.05 secпоток насоса падает до уровня, который близок к равновесию, и потоки привода почти равны нулю. Индивидуум положения поршня в установившемся состоянии равны, как предсказан проект.
Закрытие модели
Закройте модель. Очистить сгенерированные данные.