Pilot Valve Actuator (IL)

Приводом двойного действия или одностороннего действия управляет экспериментальное давление в изотермической жидкой сети

расширьте все на странице

Библиотека:
Simscape / Жидкости / Valve Actuators & Forces

Описание

Блок Pilot Valve Actuator (IL) моделирует привод двойного действия или одностороннего действия, которым управляет экспериментальное давление для управления подключенного клапана или отверстия в изотермической жидкой сети.

Для привода одностороннего действия, когда давление управления, P _X – _{банкомат} P, превышает Spring preload force at port X, поршень начинает приводить в движение в направлении, присвоенном параметром Mechanical orientation.

Для привода двойного действия давление управления _{управление} P является различием между P _X – _{банкомат} P и P _Y – _{банкомат} P. Поршень приводит в движение в направлении большего прикладного перепада давления, выступая против упругой силы в противоположном порте. Когда перемещение поршня инвертирует, этой пружиной не расширяет и не порождает силу уравновешивания на положение поршня.

Поршни в порте X и порте Y присоединены к одному золотнику. Обе пружины восстанавливают золотник к его нейтральному положению, когда _{золотник} F падает ниже противостоящего предварительного поджатия пружины. Для приводов одностороннего действия нейтральное положение в порте X. Для приводов двойного действия нейтральное положение находится в центре привода.

Гидропривод одностороннего действия

Сила на поршне создается перепадом давления между портом X и атмосферным давлением:

$F_{s p o o l} = (p_{X} - p_{a t m}) A_{X},$

где A _X является Piston area at port X. Когда _{золотник} F больше Spring preload force at port X, поршень начинает перемещаться.

Схематичный из гидропривода одностороннего действия

Перемещение поршня

Мгновенное перемещение поршня вычисляется как:

${\dot{x}}_{d y n} = \frac{x_{s t e a d y} - x_{d y n}}{τ},$

где устойчивое положение поршня, _{устойчивый} x, является положением поршня при текущем перепаде давления, пропорциональном упругой силе в максимальном ходе поршня:

$x_{s t e a d y} = F x_{s t r o k e} ε = \frac{F_{s p o o l} - F_{p r e}}{F_{\max} - F_{p r e}} x_{s t r o k e} ε,$

где:

F _пред является Spring preload force at port X.
F _макс. является максимальной упругой силой, действующей против перемещения поршня, $F_{\max} = K x_{s t r o k e} + F_{p r e},$ и где K является Spring stiffness at port X.
_{Диапазоном} x является Piston stroke from port X.
ε является Mechanical orientation, который указывает на поршневое перемещение в положительном направлении (дополнительное) или отрицательное направление (сокращение).

Если сила на поршне меньше Spring preload force at X, поршень остается в нейтральном положении или перемещается в нейтральное положение. Если сила на поршне соответствует или превышает максимальную упругую силу, поршень остается в диапазоне до прикладных скачков давления.

Привод двойного действия

Различие между силами в портах X и Y диктует перемещение поршня:

$F_{s p o o l} = (p_{X} - p_{a t m}) A_{X} - (p_{Y} - p_{a t m}) A_{Y} .$

Давление, поданное на порт X, переключает золотник далеко от емкости в X и выступает против пружины в порте Y. Точно так же давление, поданное на порт Y, переключает золотник далеко от емкости в Y и выступает против пружины в порте X. Когда золотник инвертирует направление, раньше расширенные пружинные сжатия, порождая силу на золотник. Раньше сжатая пружина, пружина в порте в направлении движения, не расширяет и не влияет на положение золотника.

Схематичный из привода двойного действия

Перемещение поршня

Перемещение поршня вычисляется как:

${\dot{x}}_{d y n} = \frac{x_{s t e a d y} - x_{d y n}}{τ},$

$x_{s t e a d y} = (F_{Y} x_{s t r o k e, Y} - F_{X} x_{s t r o k e, X}) ε = (\frac{F_{s p o o l} - F_{p r e, Y}}{F_{\max, Y} - F_{p r e, Y}} x_{s t r o k e, Y} - \frac{(- F_{s p o o l} - F_{p r e, X})}{F_{\max, X} - F_{p r e, X}} x_{s t r o k e, X}) ε,$

где:

F _{пред, X} и F _{пред, Y} является Spring preload force at port X и Spring preload force at port Y, соответственно.
F _{макс., X} и F _{макс., Y} являются максимальными упругими силами, действующими против перемещения поршня в портах X и Y, соответственно, где:

$F_{\max} = K x_{s t r o k e} + F_{p r e},$
K является пружинной жесткостью на порт.
_{Диапазон} x является ходом поршня на порт.
ε является Mechanical orientation, который присваивает сигнал для поршневого перемещения как положительный (дополнительный) или отрицательный (сокращение).

Если сила на поршне меньше предварительного поджатия пружины соответствующего порта, поршень остается или возвращается к нейтральному положению. Если сила на поршне соответствует или превышает максимальную упругую силу для соответствующего порта, поршень остается в ходе поршня до прикладных скачков давления.

Численно сглаживавшая сила

Когда привод близко к полному дополнительному или полному сокращению, можно обеспечить числовую робастность в симуляции путем корректировки блока Smoothing factor. С ненулевым коэффициентом сглаживания функция сглаживания применяется ко всем расчетным силам, но в основном влияет на симуляцию в экстремальных значениях перемещения поршня.

Когда Actuator configuration установлен в Single-acting, нормированная сила на поршне вычисляется как:

${\hat{F}}_{X} = \frac{F_{s p o o l} - F_{P r e}}{F_{\max} - F_{P r e}} .$

Когда Actuator configuration установлен в Double-acting, нормированная сила на поршне в X вычисляется как:

${\hat{F}}_{X} = \frac{- F_{s p o o l} - F_{P r e, X}}{F_{\max, X} - F_{P r e, X}} .$

и нормированная сила в Y вычисляется как:

${\hat{F}}_{Y} = \frac{F_{s p o o l} - F_{P r e, Y}}{F_{\max, Y} - F_{P r e, Y}} .$

Когда Smoothing factor, s, является ненулевым, каждая нормированная сила включает сглаживание:

${\hat{F}}_{X, s m o o t h e d} = \frac{1}{2} + \frac{1}{2} \sqrt{{\hat{F}}_{X}^{2} + {(\frac{s}{4})}^{2}} - \frac{1}{2} \sqrt{{({\hat{F}}_{X} - 1)}^{2} + {(\frac{s}{4})}^{2}},$

${\hat{F}}_{Y, s m o o t h e d} = \frac{1}{2} + \frac{1}{2} \sqrt{{\hat{F}}_{Y}^{2} + {(\frac{s}{4})}^{2}} - \frac{1}{2} \sqrt{{({\hat{F}}_{Y} - 1)}^{2} + {(\frac{s}{4})}^{2}} .$

Порты

Сохранение

развернуть все

`X` — Порт Pressure P _X
изотермическая жидкость

Давление в порте X. Нет никакого массового режима течения через порт.

`Y` — Порт Pressure P _Y
изотермическая жидкость

Давление в порте Y. Нет никакого массового режима течения через порт.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите Actuator type на Double-acting.

Вывод

развернуть все

`S` — Перемещение поршня, m
физический сигнал

Перемещение поршня в виде физического сигнала. Знак смещения соответствует направлению, заданному в параметре Mechanical orientation.

Параметры

развернуть все

`Actuator configuration` — Тип привода смоделирован
`Single-acting` (значение по умолчанию) | `Double-acting`

Тип привода смоделирован.

`Piston area at port X` — Площадь поперечного сечения поршневого стержня в порте X
`1e-4 m^2` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Площадь поперечного сечения поршневого стержня в порте X.

`Piston area at port Y` — Площадь поперечного сечения поршневого стержня в порте Y
`1e-4 m^2` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Площадь поперечного сечения поршневого стержня в порте Y.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Actuator type на Double-acting.

`Spring preload force` — Обеспечьте в нейтральном положении
`20 N` (значение по умолчанию) | скаляр

Обеспечьте действие против поршня в нейтральном положении.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Actuator type на Single-acting.

`Spring preload force at port X` — Обеспечьте в порте X в нейтральном положении
`20 N` (значение по умолчанию) | скаляр

Обеспечьте в порте X в нейтральном положении.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Actuator type на Double-acting.

`Spring preload force at port Y` — Обеспечьте в порте Y в нейтральном положении
`20 N` (значение по умолчанию) | скаляр

Обеспечьте в порте Y в нейтральном положении.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Actuator type на Double-acting.

`Spring stiffness` — Коэффициент жесткости
`15e3 N/m` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Фактор жесткости Spring. Максимальная упругая сила определяется из жесткости, K и Spring preload force: $F_{\max} = K x_{s t r o k e} + F_{p r e},$

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Actuator type на Single-acting.

`Spring stiffness at port X` — Коэффициент жесткости в порте X
`15e3 N/m` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Порт жесткость пружины X. Максимальная упругая сила определяется из жесткости, K и Spring preload force at port X: $F_{\max} = K x_{s t r o k e} + F_{p r e},$

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Actuator type на Double-acting.

`Spring stiffness at port Y` — Коэффициент жесткости в порте Y
`15e3 N/m` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Порт жесткость пружины Y. Максимальная упругая сила определяется из жесткости, K и Spring preload force at port Y: $F_{\max} = K x_{s t r o k e} + F_{p r e},$

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Actuator type на Double-acting.

`Piston stroke` — Максимальный поршень путешествует на расстояние
`5e-3 m` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Максимальный поршень путешествует на расстояние.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Actuator type на Single-acting.

`Piston stroke from port X` — Максимальный поршень путешествует на расстояние в порте X
`5e-3 m` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Максимальный поршень путешествует на расстояние в порте X.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Actuator type на Double-acting.

`Piston stroke from port Y` — Максимальный поршень путешествует на расстояние в порте Y
`5e-3 m` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Максимальный поршень путешествует на расстояние в порте Y.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Actuator type на Double-acting.

`Smoothing factor` — Числовой коэффициент сглаживания
0.01 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина в области значений [0,1]

Непрерывный коэффициент сглаживания, который вводит слой постепенного изменения к ответу потока, когда клапан находится в почти открытых или почти закрытых позициях. Установите это значение к ненулевому значению меньше чем один, чтобы увеличить устойчивость вашей симуляции в этих режимах.

`Actuator dynamics` — Ли с учетом переходных процессов во время приведения в действие
`Off` (значение по умолчанию) | `On`

Ли с учетом переходных эффектов в положении золотника из-за приведения в действие. Установка Actuator dynamics к On аппроксимирует движение привода путем представления задержки первого порядка в положении золотника. Actuator time constant также влияет на смоделированную динамику.

`Actuator time constant` — Постоянная времени перемещения поршня
`0.1 s` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Постоянный, который получает время, требуемое для поршня достигнуть установившийся при перемещении от одного положения до другого. Этот параметр влияет на смоделированную динамику привода.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите Actuator dynamics на On.

`Mechanical orientation` — Направление перемещения поршня
`Pilot pressure at port X causes positive piston displacement` (значение по умолчанию) | `Pilot pressure at port X causes negative piston displacement`

Устанавливает направление перемещения поршня на основе настройки в порте X. Если Actuator configuration установлен в Double-acting, сила смещения в порте Y действует в противоположном направлении силы в порте X. Pilot pressure at port X causes positive piston displacement соответствует прямому вытеснению, когда давление в X продвигает поршень к порту Y. Pilot pressure at port X causes negative piston displacement соответствует отрицательному смещению, когда давление в X продвигает поршень к порту Y.

Примеры модели

Hydraulic Axial-Piston Pump with Load-Sensing and Pressure-Limiting Control

Гидравлический насос Осевого Поршня с обнаруживающим загрузку и ограничивающим давление управлением

Тестовая буровая установка, спроектированная, чтобы исследовать взаимодействие между насосом осевого поршня и типичным блоком управления, одновременно выполняющим обнаруживающие загрузку и ограничивающие давление функции. Чтобы увеличить точность симуляции, этот пример использует подробную модель насоса, который составляет взаимодействие между поршнями, наклонным диском и пластиной клапана.

Введенный в R2020a

Документация

Pilot Valve Actuator (IL)

Описание

Гидропривод одностороннего действия

Привод двойного действия

Численно сглаживавшая сила

Порты

Сохранение

X — Порт Pressure P X изотермическая жидкость

Y — Порт Pressure P Y изотермическая жидкость

Зависимости

Вывод

S — Перемещение поршня, m физический сигнал

Параметры

Actuator configuration — Тип привода смоделирован Single-acting (значение по умолчанию) | Double-acting

Piston area at port X — Площадь поперечного сечения поршневого стержня в порте X 1e-4 m^2 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Piston area at port Y — Площадь поперечного сечения поршневого стержня в порте Y 1e-4 m^2 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Spring preload force — Обеспечьте в нейтральном положении 20 N (значение по умолчанию) | скаляр

Зависимости

Spring preload force at port X — Обеспечьте в порте X в нейтральном положении 20 N (значение по умолчанию) | скаляр

Зависимости

Spring preload force at port Y — Обеспечьте в порте Y в нейтральном положении 20 N (значение по умолчанию) | скаляр

Зависимости

Spring stiffness — Коэффициент жесткости 15e3 N/m (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Spring stiffness at port X — Коэффициент жесткости в порте X 15e3 N/m (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Spring stiffness at port Y — Коэффициент жесткости в порте Y 15e3 N/m (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Piston stroke — Максимальный поршень путешествует на расстояние 5e-3 m (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Piston stroke from port X — Максимальный поршень путешествует на расстояние в порте X 5e-3 m (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Piston stroke from port Y — Максимальный поршень путешествует на расстояние в порте Y 5e-3 m (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Smoothing factor — Числовой коэффициент сглаживания0.01 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина в области значений [0,1]

Actuator dynamics — Ли с учетом переходных процессов во время приведения в действие Off (значение по умолчанию) | On

Actuator time constant — Постоянная времени перемещения поршня 0.1 s (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Зависимости

Mechanical orientation — Направление перемещения поршня Pilot pressure at port X causes positive piston displacement (значение по умолчанию) | Pilot pressure at port X causes negative piston displacement

Примеры модели

Гидравлический насос Осевого Поршня с обнаруживающим загрузку и ограничивающим давление управлением

Смотрите также

Документация Simscape Fluids

Поддержка

`X` — Порт Pressure P _X
изотермическая жидкость

`Y` — Порт Pressure P _Y
изотермическая жидкость

`S` — Перемещение поршня, m
физический сигнал

`Actuator configuration` — Тип привода смоделирован
`Single-acting` (значение по умолчанию) | `Double-acting`

`Piston area at port X` — Площадь поперечного сечения поршневого стержня в порте X
`1e-4 m^2` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Piston area at port Y` — Площадь поперечного сечения поршневого стержня в порте Y
`1e-4 m^2` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Spring preload force` — Обеспечьте в нейтральном положении
`20 N` (значение по умолчанию) | скаляр

`Spring preload force at port X` — Обеспечьте в порте X в нейтральном положении
`20 N` (значение по умолчанию) | скаляр

`Spring preload force at port Y` — Обеспечьте в порте Y в нейтральном положении
`20 N` (значение по умолчанию) | скаляр

`Spring stiffness` — Коэффициент жесткости
`15e3 N/m` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Spring stiffness at port X` — Коэффициент жесткости в порте X
`15e3 N/m` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Spring stiffness at port Y` — Коэффициент жесткости в порте Y
`15e3 N/m` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Piston stroke` — Максимальный поршень путешествует на расстояние
`5e-3 m` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Piston stroke from port X` — Максимальный поршень путешествует на расстояние в порте X
`5e-3 m` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Piston stroke from port Y` — Максимальный поршень путешествует на расстояние в порте Y
`5e-3 m` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Smoothing factor` — Числовой коэффициент сглаживания
0.01 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина в области значений [0,1]

`Actuator dynamics` — Ли с учетом переходных процессов во время приведения в действие
`Off` (значение по умолчанию) | `On`

`Actuator time constant` — Постоянная времени перемещения поршня
`0.1 s` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`Mechanical orientation` — Направление перемещения поршня
`Pilot pressure at port X causes positive piston displacement` (значение по умолчанию) | `Pilot pressure at port X causes negative piston displacement`