史蒂夫米勒,马诺斯
Simscape流体™用于建模液压驱动系统。液压系统包括泵、四通换向阀和双作用液压缸。通过使用Simscape™物理连接将组件组装成物理原理图来创建模型。仿真结果显示在Simscape结果浏览器,活塞行程和驱动力显示。然后对该系统进行测试,并将其与Simscape Multibody™三维机械系统模型连接。结果的3D动画显示了系统在这个更现实的负载下的行为。
记录:2016年6月10日
在这次演示中,我们将看到如何使用Simscape Fluids模拟液压驱动系统。在我们的液压驱动系统的模型中,该阀内的阀芯控制从泵到液压缸的任一侧的压力流动,这可以延长和收缩。电动机将驱动控制速度的泵的轴,并且控制系统将调节阀门的位置。
我们将在Simulink中建模该系统金宝app®使用Simscape流体的环境。我们建立的模型是这样的,我们会看到当我们运行我们的模拟时活塞走过了它的整个行程。然后我们将把它连接到一个真实的三维机械系统模型来看看它是如何运动的。现在我将切换到模型,以便您可以看到这是如何做到的。
要启动,我们将在MATLAB中输入命令sc_new®命令窗口。这将打开一个Simulink模型,其中建金宝app议的Simscape模型。我们需要添加到我们系统中的第一件事是泵。我会点击图表,然后键入Word泵。这里我可以看到我可以选择的泵的列表,我将选择一个固定的位移泵。我可以在此处指定泵位移。
我们的泵需要从罐中抽取流体。我们将使用液压参考来表示。我点击并拖动以创建理想的液压连接,键入参考文档,此处我具有理想的液压参考,它将代表我们的坦克。为了控制从泵到液压执行器的流体流动,我们需要定向阀。我将输入4,然后从一个可用的定向阀中进行选择。
双击块,我可以进入并指定不同的参数。有多个参数化选项,因此我可以选择适合于我拥有的数据表的选项,或者我可以使用适合测量数据的数据表。我将增加该阀门的尺寸,使其与泵相称,并在其余的设置中留下其余的设置。
我会将我们阀门的P口连接到泵的高侧。我们需要限制来自泵的压力。我们将使用一个压力减压阀来做到这一点。我将右键单击并拖动创建一个液压分支,然后输入安全阀以获得组件。双击这个块,我也可以更改这些参数。我会调整它们,使它们与我们正在使用的泵和阀门的尺寸相称。我将把减压阀的下端接回油箱。我还将把液压换向阀的低侧也连接到油箱上。
接下来,我们将添加我们的液压驱动器。我将点击并拖动创建一个液压连接,并输入气缸。这里我们可以看到不同的气缸组件,我们可以使用。我将把这个组件放在我们的网络中,创建额外的液压连接,然后双击块来设置参数。我们需要把这个做得更大一点来控制我们的挖掘机。
我们将改变活塞行程以匹配我们的系统设计。我们将改变硬停止参数。这两个机械连接代表了来自汽缸的机械连接。我们将此指向固定在空间中的点。另一侧是杆,其连接到汽缸中的活塞。我们希望使这项行为免于机械负荷。我们将单击并拖动以创建机械连接,然后添加翻译弹簧。
我们希望气缸与弹簧阻尼器相互作用,所以我们将点击和拖动,并添加一个平移阻尼器。我们将这条边与空间中固定的一点相连。为了指定负载的惯量,我们将点击并拖动,并添加一个质量块,并将质量设置为100千克。
我们的物理系统已完成,但我们仍需要指定对我们系统的输入。一个输入是我们的泵。我们将单击并拖动以创建机械连接。我们将插入理想的角速度源,以便以固定速度旋转泵。此来源的另一面我们将附加到空间中固定的点。我们将使用恒定块指定泵的速度。
我们将以每秒188个弧度的额定速度指定它的速度。由于Simscape和Simscape Fluids在基础Simulink上方使用的求解器技术,因此我们需要访问其他设置。金宝app这些我们可以在求解器配置块中访问。我们系统的剩余输入是阀芯和阀门的位置。我们将指定使用Simulink信号。金宝app我们需要指定该信号的单位,我们将使用此转换器块进行操作。
在这里,我们可以将信号的单位指定为以米为单位,或阀门内部阀芯的位移。为了使活塞在整个旅行范围内移动,我们将使用正弦波作为输入。我们将指定幅度为3毫米。我们将要做的最后一件事是指液体流体。我们将单击并拖动以创建分支。你插入液压液体块。这是我们可以指定流体类型的地方,并指定任何其他相关参数。
有了这个,我们的液压网络已完成。我们要做的最后一件事就是确保启用SIMSCAPE日志记录。在Simscape窗格下的配置面板中,我们可以启用Simscape日志记录。我们还可以设置其他设置才能配置它是如何保存的。现在我们可以运行模拟。然后右键单击任何块,我们可以访问Simscape Explorer。
这里我们可以看到一个显示所有模拟结果的树状浏览器。因为我们右击了平动弹簧,我们可以看到不同的值,包括弹簧被压缩的距离或者活塞移动了多少。我们看到它移动了整个0。5米的距离。我们也可以看到这个驱动系统能提供的力的大小。
我们还可以探索液压量,例如泵需要提供的压力。我们对我们的系统如何与这种非常简单的负载的表现感到满意。现在我们将增加更现实的负载。我们已经建立了一个三维机械系统,铲斗和臂的模型,在我们的反铲上。在此处连接机械连接,然后连接我们一起放入模拟范围块的子系统的输出。
现在,当我们运行模拟,我们会看到一个机械系统的3D动画。我们可以看到驱动系统在前后移动水桶。当我们看这个范围时,我们可以看到我们的系统正在移动它的整个行程范围。当我们进入Simscape多体系统的模型时,我们也可以使用Simscape Results Explorer来探索数量。这里我们可以看到这个特定关节的运动量。在此演示中,我们了解了如何使用Simscape Fluids建模液压驱动系统。
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