4-Way Directional Valve (G)

Управляемый клапан с четырьмя портами и четырьмя путями к потоку

  • Библиотека:
  • Simscape / Жидкости / Газ / Valves & Orifices / Направленные Распределительные клапаны

  • 4-Way Directional Valve (Gas) block

Описание

Блок 4-Way Directional Valve (G) моделирует клапан с четырьмя газовыми портами (P, A, B и T) и два набора путей к потоку, чтобы переключиться между (PA и AT, PB и BT). Пути каждый пробегает отверстие переменной ширины, ее открытие, связываемое к положению поршня управления. Думайте о поршне управления как о золотнике с двумя землями, чтобы покрыть (постепенно) различные отверстия. Расстояние от земли к ее назначенным отверстиям определяет, если, и до какой степени, те открыты.

(Расстояния от земель до отверстий вычисляются в процессе моделирования из сигнала смещения, заданного в порте S. Они и все расстояния, связанные с положением золотника, заданы как безразмерные части, обычно в пределах от -1 к +1. Вычисления описаны подробно под Частями Открытия отверстия.)

Газовое подключение портов к тому, что, в представительной системе, насос (P), бак (T) и двусторонний привод (A и B). Открытие PA и BT пути к потоку позволяет насосу герметизировать одну сторону привода и бака, чтобы уменьшить другой. Вал привода переводит (чтобы расширить в некоторых системах, отречься в других). При открытии альтернативы (PB и AT) пути к потоку инвертируют герметичные и освобожденные стороны привода так, чтобы его вал мог перевести наоборот.

Подключения порта будут меняться в зависимости от смоделированной системы, но цель клапана — чтобы переключиться между путями к потоку и отрегулировать поток, проходящий через них — не должна.

Общее использование распределительного клапана с 4 путями

Поток может быть ламинарным или турбулентным, и он может достигнуть (до) звуковых скоростей. Это происходит в vena contracta, точка только мимо горловины клапана, где поток является и своим самым узким и самым быстрым. Поток затем дросселирует, и его скорость насыщает с понижением нисходящего давления, больше не бывшего достаточного, чтобы увеличить его скорость. Дросселирование появляется, когда отношение противодавления поражает характеристику критического значения клапана. Сверхзвуковой поток не получен блоком.

Положения клапана

Клапан с плавкой регулировкой. Это переключает гладко между положениями, из которых это имеет три: одно нормальное и две работы.

Нормальное положение то, что, к которому возвращается клапан, когда он больше не управляется. Мгновенное смещение золотника (данный в порте S) является затем нулем. Если земли золотника не будут установлены при смещении к их отверстиям, клапан будет полностью закрыт.

Другие два, рабочие положения, являются теми, в которых перемещается клапан, когда золотник максимально перемещен от его нормального положения. То смещение положительно в одном случае и отрицательно в другом.

Если это положительно, PA и BT отверстия полностью открыты, и PB и AT отверстия полностью закрываются (положение I на рисунке). Если это отрицательно, PA и BT отверстия полностью закрываются, и PB и AT отверстия полностью открыты (положение II).

То, какое смещение золотника помещает клапан в рабочее положение, зависит от смещений земель на золотнике. Они обычно применяются перед операцией, в реальном клапане, и перед симуляцией, в модели клапана. Они заданы в блоке как константы (зафиксированный от запуска симуляции) во вкладке Valve Opening Fraction Offsets.

Части открытия отверстия

Между положениями клапана открытие отверстия зависит от того, где относительно его оправы его земля золотника, оказывается, находится. Это расстояние является открытием отверстия, и это нормировано здесь так, чтобы его значение было частью его максимума (расстояние, на котором отверстие полностью открыто). Нормированная переменная упомянута здесь как часть открытия отверстия.

Открытие отверстия фракционировало диапазон от -1 в рабочем положении I к +1 в рабочем положении II (использование показанных на рисунке меток).

Вводные части вычисляются от длин, уже сослался на: переменное смещение поршня управления (примененный во время операции) и фиксированные смещения ее земель (примененный во время установки). Эти длины самостоятельно заданы как безразмерные части максимального расстояния отверстия земли. (Смещения упомянуты здесь как вводные дробные смещения.)

Вводная часть PA отверстие:

hPA=HPA+x.

Аналогично для BT отверстие:

hBT=HBT+x.

Это AT отверстие:

hAT=HATx.

Наконец для PB отверстие:

hPB=HPBx.

В уравнениях:

  • h является вводной частью отверстия, обозначенного индексом. Если вычисление должно возвратить значение за пределами области значений 01, самый близкий предел используется. (Части открытия отверстия, как говорят, насыщают в 0 и 1.)

  • H является вводным дробным смещением для отверстия, обозначенного индексом. Смещения каждый заданы как параметры блоков (во вкладке Valve Opening Fraction Offsets). Чтобы допускать необычные настройки клапана, никакое ограничение не наложено на их значения, хотя обычно они будут падать между -1 и +1.

  • x является нормированным мгновенным смещением золотника в виде физического сигнала в порте S. Чтобы компенсировать одинаково экстремальные вводные дробные смещения, никакое ограничение не наложено на свое значение (хотя обычно это также будет падать в области значений -1 к +1.)

Открытие дробных смещений

Клапан по умолчанию сконфигурирован так, чтобы он был полностью закрыт, когда смещение золотника является нулем. Такой клапан часто описывается как полируемый нулем.

Это возможно, путем возмещения земель золотника, чтобы смоделировать клапан, который является underlapped (частично открытый в нормальном положении клапана) или перекрытый (полностью закрытый не только в, но также и немного вне нормального положения). Рисунок показывает для каждого случая, как части открытия отверстия меняются в зависимости от мгновенного смещения золотника:

  • Случай I: клапан с нулевым перекрытием. Вводные дробные смещения являются всем нулем. Когда клапан находится в нормальном положении, земли золотника полностью покрывают все четыре отверстия.

  • Случай II: клапан с отрицательным перекрытием. PA и BT открывающий дробные смещения положительны, и PB и AT открывающий дробные смещения отрицательны. Когда клапан находится в нормальном положении, земли золотника покрывают все четыре отверстия, но ни одного полностью.

  • Случай III: клапан с положительным перекрытием. PA и BT открывающий дробные смещения отрицательны, и PB и AT открывающий дробные смещения положительны. Поршень управления полностью покрывает все отверстия не только в нормальном положении, но и по небольшой области (смещений золотника) вокруг этого.

Характеристики открытия

Это распространено, при выборе клапана для регулировки или приложений управления, чтобы совпадать с характеристикой потока клапана к системе, которую это должно отрегулировать.

Характеристика потока связывает открытие клапана к входу, который производит его, часто буферизуйте перемещение. Здесь, открытие описывается как проводимость звука, коэффициент потока или область ограничения (выбор между ними даваемый установкой Valve parameterization). Вход управления является частью открытия отверстия (функция перемещения золотника, определенного в порте S).

Характеристика потока обычно дается в устойчивом состоянии с входом при постоянном, тщательно контролируемом давлении. Эта (свойственная) характеристика потока зависит только от клапана, и это может быть линейно или нелинейно, наиболее распространенные примеры последнего существа типы равного процента и быстрое открытие. Чтобы получить такие характеристики потока, блок обеспечивает выбор вводной параметризации (заданный в параметрах блоков того же имени):

  • Linear — Проводимость звука (C) является линейной функцией части открытия отверстия (h). В параметризации клапана по умолчанию Sonic conductance, конечные точки линии получены во вводных частях 0 и 1 от Sonic conductance and leakage flow и параметров блоков Sonic conductance at maximum flow.

  • Tabulated data — Проводимость звука является общей функцией (линейный или нелинейный) части открытия отверстия. Функция задана в табличной форме, со столбцами табличного получения, в параметризации клапана по умолчанию, от параметров блоков Sonic conductance vector и Opening fraction vector.

(Если установка Valve parameterization отличается от Sonic conductance, данные о проводимости звука получены преобразованием из выбранной меры открытия клапана (такого как область ограничения или коэффициент потока). Вводные данные применяются ко всем отверстиям одинаково.)

Для управляемых систем важно, что клапан, если это установлено, быть приблизительно линейным в его характеристике потока. Эта (установленная) характеристика зависит от остатка от системы — это обычно не то же самое как свойственная характеристика, полученная в блоке. Насос, например, может иметь нелинейную характеристику, которую может соответственно компенсировать только нелинейный клапан, обычно типа равного процента. Это - случаи этого вида что Tabulated data опция, в основном, предназначается.

Утечка

Основная цель утечки состоит в том, чтобы гарантировать, что никакой раздел гидросистемы никогда не становится изолированным от остальных. Изолированные жидкие разделы могут уменьшать числовую робастность модели, замедляя скорость моделирования и, в некоторых случаях, заставляя его перестать работать в целом. В то время как утечка обычно присутствует в реальных клапанах, ее точное значение здесь менее важно, чем то, что это было небольшим числом, больше, чем нуль. Область утечки дана в параметрах блоков того же имени.

Составная структура

Этот блок является составным компонентом, включающим два экземпляра блока Variable Orifice ISO 6358 (G), соединенного с портами P, A, T и S как показано ниже. Обратитесь к тому блоку для большего количества детали о параметризации клапана и вычислениях блока (например, используемые, чтобы определить массовый расход жидкости через порты).

Порты

Входной параметр

развернуть все

Мгновенное смещение поршня управления против его нормального (неприводимого в движение) положения в виде физического сигнала. Смещение нормировано против максимального положения поршня управления (который потребовал, чтобы открыть отверстие полностью). См. описание блока для получения дополнительной информации. Сигнал безразмерен и его мгновенное значение обычно (хотя не всегда) в области значений -1–+1.

Сохранение

развернуть все

Открытие, посредством которого поток может ввести или выйти из клапана.

Открытие, посредством которого поток может ввести или выйти из клапана.

Открытие, посредством которого поток может ввести или выйти из клапана.

Открытие, посредством которого поток может ввести или выйти из клапана.

Параметры

развернуть все

Основные параметры

Выбор метода ISO использовать в вычислении массового расхода жидкости. Все вычисления основаны на Sonic conductance параметризация; если различная опция выбрана, заданные данные преобразованы в эквивалентную проводимость звука, критическое отношение давления и дозвуковой индекс. Смотрите вычисления блока Variable Orifice ISO 6358 (G) для детали о преобразованиях.

Метод, которым можно вычислить площадь открытия клапана. Настройка по умолчанию обрабатывает площадь открытия как линейную функцию части открытия отверстия. Альтернативная установка позволяет, чтобы общее, нелинейное отношение было задано (в табличной форме).

Площадь, перпендикулярная линии потока в портах клапана. Порты приняты, чтобы быть одного размера. Площадь потока, заданная здесь, должна идеально совпадать с площадями входных отверстий смежных компонентов.

Отношение давления, в который переходы потока между режимами ламинарного и турбулентного течения. Отношение давления является частью абсолютного давления в нисходящем направлении клапана по тот только восходящий из него. Поток ламинарен, когда фактическое отношение давления выше порога, заданного здесь и турбулентного, когда это ниже. Типичные значения лежат в диапазоне от 0.995 к 0.999.

Температура в стандартной ссылочной атмосфере, заданной как 293.15 K в ISO 8778.

Плотность в стандартной ссылочной атмосфере, заданной как 1,185 кг/м3 в ISO 8778.

Model parameterization

Эквивалентная мера максимальной скорости потока жидкости через клапан при некоторых ссылочных входных условиях, обычно обрисованные в общих чертах в ISO 8778. Поток в максимуме, когда клапан полностью открыт, и скорость потока дросселируется (это насыщаемый на локальной скорости звука). Это - значение, о котором обычно сообщают производители в листах технических данных.

Проводимость звука задана как отношение массового расхода жидкости через клапан к продукту давления и плотности в восходящем направлении входа клапана. Этот параметр часто упоминается как C-значение.

Зависимости

Этот параметр активен и отсоединен в диалоговом окне блока, когда установкой Valve parameterization является Sonic conductance.

Эквивалентная мера минимальной скорости потока жидкости, позволенной через клапан при некоторых ссылочных входных условиях, обычно обрисованные в общих чертах в ISO 8778. Поток как минимум, когда клапан максимально закрывается, и только маленькая область утечки — из-за изоляции недостатков, скажем, или естественных допусков клапана — остается между его портами.

Проводимость звука задана как отношение массового расхода жидкости через клапан к продукту давления и плотности в восходящем направлении входа клапана. Этот параметр часто упоминается в литературе как C-значение.

Этот параметр служит, в основном, чтобы гарантировать, что закрытие клапана не заставляет фрагменты газовой сети становиться изолированными (условие, которое, как известно, вызвало проблемы в симуляции). Точное значение, заданное здесь, менее важно что то, что это (очень маленькое) число, больше нуля.

Зависимости

Этот параметр активен и отсоединен в диалоговом окне блока, когда установкой Valve parameterization является Sonic conductance.

Отношение нисходящего потока к восходящим абсолютным давлениям, при которых поток становится дросселируемым (и его скорость становится влажным на локальной скорости звука). Этот параметр часто упоминается в литературе как b-значение. Введите номер, больше, чем или равный нулю и меньший, чем параметры блоков Laminar flow pressure ratio.

Зависимости

Этот параметр активен и отсоединен в диалоговом окне блока, когда установкой Valve parameterization является Sonic conductance.

Эмпирическая экспонента раньше более точно вычисляла массовый расход жидкости через клапан, когда поток является дозвуковым. Этот параметр иногда упоминается как m-индекс. Его значением является приблизительно 0.5 для клапанов (и другие компоненты), чьи пути к потоку фиксируются.

Зависимости

Этот параметр активен и отсоединен в диалоговом окне блока, когда установкой Valve parameterization является Sonic conductance.

Коэффициент потока полностью открытого клапана, описанного в США обычные модули фута3min (как описано в NFPA T3.21.3). Этот параметр измеряет относительную простоту, с которой газ пересечет клапан, когда управляется данным перепадом давления. Это - значение, о котором обычно сообщают производители в листах технических данных.

Зависимости

Этот параметр активен и отсоединен в диалоговом окне блока, когда установкой Valve parameterization является Cv coefficient (USCS).

Коэффициент потока максимально закрытого клапана, описанного в США обычные модули фута3min (как описано в NFPA T3.21.3). Этот параметр измеряет относительную простоту, с которой газ пересечет клапан, когда управляется данным перепадом давления.

Цель значения утечки состоит в том, чтобы, в основном, гарантировать, что закрытие клапана не заставляет фрагменты газовой сети становиться изолированными (условие, которое, как известно, вызвало проблемы в симуляции). Точное значение, заданное здесь, менее важно что то, что это (очень маленькое) число, больше нуля.

Зависимости

Этот параметр активен и отсоединен в диалоговом окне блока, когда установкой Valve parameterization является Cv coefficient (USCS).

Коэффициент потока полностью открытого клапана, описанного в единицах СИ м^3/час. Этот параметр измеряет относительную простоту, с которой газ пересечет клапан, когда управляется данным перепадом давления. Это - значение, о котором обычно сообщают производители в листах технических данных.

Зависимости

Этот параметр активен и отсоединен в диалоговом окне блока, когда установкой Valve parameterization является Kv coefficient (SI).

Коэффициент потока максимально закрытого клапана, описанного в единицах СИ м^3/час. Этот параметр измеряет относительную простоту, с которой газ пересечет клапан, когда управляется данным перепадом давления.

Цель значения утечки состоит в том, чтобы, в основном, гарантировать, что закрытие клапана не заставляет фрагменты газовой сети становиться изолированными (условие, которое, как известно, вызвало проблемы в симуляции). Точное значение, заданное здесь, менее важно что то, что это (очень маленькое) число, больше нуля.

Зависимости

Этот параметр активен и отсоединен в диалоговом окне блока, когда установкой Valve parameterization является Kv coefficient (SI).

Сумма абсолютных давлений во входе и порта управления, в котором клапан полностью открыт. Это значение отмечает конец области значений давления клапана (по которому то же самое прогрессивно открывается, чтобы допускать увеличенный поток).

Зависимости

Этот параметр активен и отсоединен в диалоговом окне блока, когда установкой Valve parameterization является Restriction area.

Площадь открытия клапана в максимально закрытом положении, когда остается только внутренние утечки между портами. Этот параметр служит, в основном, чтобы гарантировать, что закрытие клапана не заставляет фрагменты газовой сети становиться изолированными (условие, которое, как известно, вызвало проблемы в симуляции). Точное значение, заданное здесь, менее важно что то, что это (очень маленькое) число, больше нуля.

Зависимости

Этот параметр активен и отсоединен в диалоговом окне блока, когда установкой Valve parameterization является Restriction area.

Открытие отверстия фракционируется, в котором можно задать выбранную меру открытия клапана — проводимость звука, коэффициент потока (в SI или формах USCS), или площадь открытия.

Этот вектор должен быть равен в размере тому (или те, в Sonic conductance параметризация) содержащий данные об открытии клапана. Векторные элементы должны быть положительными и увеличиться монотонно в значении слева направо.

Зависимости

Этот параметр активен и отсоединен в диалоговом окне блока, когда установкой Opening parameterization является Tabulated data.

Звуковые проводимости в точках останова, данных в параметре Opening fraction vector. Эти данные формируют базис для сведенной в таблицу функции, связывающей часть открытия отверстия, проводимость звука и критическое отношение давления. Линейная интерполяция используется в области значений табличных данных; экстраполяция ближайшего соседа используется за пределами него. Эти два вектора — проводимости звука и частей открытия отверстия — должны быть одного размера.

Зависимости

Этот параметр активен и отсоединен в диалоговом окне блока, когда установкой Valve parameterization является Sonic conductance и установкой Opening parameterization является Tabulated data.

Критическое давление нормирует в точках останова, данных в параметре Opening fraction vector. Эти данные формируют базис для сведенной в таблицу функции, связывающей часть открытия отверстия, проводимость звука и критическое отношение давления. Линейная интерполяция используется в области значений табличных данных; экстраполяция ближайшего соседа используется за пределами него. Эти два вектора — критических отношений давления и частей открытия отверстия — должны быть одного размера.

Значения, заданные здесь, должны каждый быть больше или быть равными нулю и быть меньшими, чем параметры блоков Laminar flow pressure ratio.

Зависимости

Этот параметр активен и отсоединен в диалоговом окне блока, когда установкой Valve parameterization является Sonic conductance и установкой Opening parameterization является Tabulated data.

Коэффициенты потока, описанные в США обычные модули фута3min, в точках останова, данных в Opening fraction vector. Эти данные формируют базис для сведенной в таблицу функции, связывающей эти две переменные. Линейная интерполяция используется в области значений табличных данных; экстраполяция ближайшего соседа используется за пределами него. Эти два вектора — коэффициентов потока и частей открытия отверстия — должны быть одного размера.

Зависимости

Этот параметр активен и отсоединен в диалоговом окне блока, когда установкой Valve parameterization является Cv coefficient (USCS) и установкой Opening parameterization является Tabulated data.

Коэффициенты потока, описанные в единицах СИ m^3/hr, в точках останова, данных в параметре Opening fraction vector. Эти данные формируют базис для сведенной в таблицу функции, связывающей эти две переменные. Линейная интерполяция используется в области значений табличных данных; экстраполяция ближайшего соседа используется за пределами него. Эти два вектора — коэффициентов потока и частей открытия отверстия — должны быть одного размера.

Зависимости

Этот параметр активен и отсоединен в диалоговом окне блока, когда установкой Valve parameterization является Kv coefficient (SI) и установкой Opening parameterization является Tabulated data.

Площади открытия в точках останова, данных в параметре Opening fraction vector. Эти данные формируют базис для сведенной в таблицу функции, связывающей эти две переменные. Линейная интерполяция используется в области значений табличных данных; экстраполяция ближайшего соседа используется за пределами него. Эти два вектора — площадей открытия и частей открытия отверстия — должны быть одного размера.

Зависимости

Этот параметр активен и отсоединен в диалоговом окне блока, когда установкой Valve parameterization является Restriction area и установкой Opening parameterization является Tabulated data.

Объем сглаживания, чтобы примениться к вводной функции клапана. Этот параметр определяет ширины областей, которые будут сглаживаться — один расположен при полностью открытом положении, другой при полностью закрытом положении.

Сглаживание накладывает на каждой области вводной функции нелинейный сегмент (полиномиальная функция третьего порядка, из которой сглаживание возникает). Чем больше значение, заданное здесь, тем больше сглаживание, и более широкое, которым становятся нелинейные сегменты. Смотрите блок Variable Orifice ISO 6358 (G) для удара сглаживания на вычислениях блока.

В значении по умолчанию 0, никакое сглаживание не применяется. Переходы к максимально закрытому и положения полностью открытого отверстия затем вводят разрывы (сопоставленный с нулевыми пересечениями). Они могут замедлить скорость моделирования.

Смещения части открытия клапана

Вводная часть PA отверстие, когда смещение золотника является нулем. Клапан находится затем в нормальном положении. Вводная часть измеряет расстояние от земли золотника к его назначенному отверстию (здесь PA), нормированный на максимум такое расстояние. Это безразмерно и (обычно) между 0 и 1.

Вводная часть BT отверстие, когда смещение золотника является нулем. Клапан находится затем в нормальном положении. Вводная часть измеряет расстояние от земли золотника к его назначенному отверстию (здесь BT), нормированный на максимум такое расстояние. Это безразмерно и (обычно) между 0 и 1.

Вводная часть PB отверстие, когда смещение золотника является нулем. Клапан находится затем в нормальном положении. Вводная часть измеряет расстояние от земли золотника к его назначенному отверстию (здесь PB), нормированный на максимум такое расстояние. Это безразмерно и (обычно) между 0 и 1.

Вводная часть AT отверстие, когда смещение золотника является нулем. Клапан находится затем в нормальном положении. Вводная часть измеряет расстояние от земли золотника к его назначенному отверстию (здесь AT), нормированный на максимум такое расстояние. Это безразмерно и (обычно) между 0 и 1.

Примеры модели

Antagonistic McKibben Muscle Actuator

Антагонистический привод Маккиббена мышц

Эта демонстрация показывает приведение в действие мышц на основе двух воздушных приводов мышц (или Маккиббен искусственные мышцы) в антагонистической связи. Воздушные приводы мышц соединяются с противоположными сторонами рычага. Распределительным клапаном с 4 путями управляет электромеханический привод клапана. Направленным способом с 4 путями, когда путь с высоким давлением P-A и возвратная линия B-T открыты, лучший воздушный привод мышц сокращает и обеспечивает нижний воздушный привод мышц на противоположной стороне, чтобы расширить. Точно так же как путь с высоким давлением P-B и возвратная линия открытый A-T, нижний воздушный привод мышц начинает сокращаться и обеспечивает лучший воздушный привод мышц, чтобы расширить. Колеблющиеся движения мышц преобразованы в угловое вращение выходной загрузки, соединенной с механическим рычажным устройством, смоделированным с заводными рукоятками ползунка.

Расширенные возможности

Генерация кода C/C++
Генерация кода C и C++ с помощью Simulink® Coder™.

Введенный в R2018b
Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте