主要内容

建立等温驱动系统模型

模型示意图

本教程展示如何建模等温驱动系统使用Simscape™液体™块。该系统由一个由理想压力源建模的泵、一个控制单元、一个流量调节阀和一个机械负载组成。

等温作动器模型示意图

控制单元表示用于驱动的传入信号。三通阀代表流向执行器的流量调节。根据从控制单元接收到的位置，三通阀允许流体进入执行器室或将其重定向到环境(“参考”)。在三通换向阀(IL)块，有一个单一的阀芯，调整两个阀门的位置-一个流动路径之间的端口P而且一个以及端口之间的流动路径一个而且T．阀芯位置的改变会导致通过阀门的流路的改变。

换向阀位置

执行器系统中的换向阀示意图

如果泵和阀门之间的压力过高，安全阀就会释放到环境中。

开始一个新的模式

  1. 在MATLAB中®命令提示符，输入ssc_new．MATLAB打开Simscape模型模板。这个模板为您的Simscape液体模型。您将使用来自Simscape Foundation和Simscape Fluids产品库的块。

  2. 在Simulation选项卡中，单击库浏览器．从Simscape>基础库>等温液体>公用事业公司库，将等温液体性质(IL)块到模型画布。使用此块定义网络流体的物理性质，包括密度、粘度和体积模量。使用等温液体预定义特性(IL)从液体>等温液体>公用事业公司库选择已定义这些属性的流体。

  3. 连接解算器配置块到等温液体性质(IL)块如图所示。的解算器配置block为您的模型提供Simscape求解器设置。看到建立物理模型求解器有关求解器选择的更多信息。

    每个拓扑上不同的物理网络都需要一个求解器块。

为执行器子系统建模

  1. 从Simscape>基础库，将这些块拖到模型画布上。

    块 子程序库
    压力源(IL) 等温液体>来源
    水库(IL) 等温液体>元素

    或者，双击模型画布并键入块名称。单击将块添加到画布的下拉列表中的块名。

    通过双击块图标来指定每个块对话框中的模型配置:

  2. 压力源代表恒压泵。在压力源(IL)块对话框，set源类型来常数．输入10 e5Pa为压差．

  3. 水库设定了环境边界条件。在水库(IL)块,设置储层压力规范来指定的压力而且储层压力来0.2MPa。

  4. 从Simscape>液体库中，将这些块拖到模型画布中。

    块 子程序库
    单动式驱动器(IL) 等温液体>致动器
    三通换向阀(IL) 等温液体>阀门和孔口>换向阀
    多位置阀执行机构 等温液体>阀致动器
    减压阀(IL) 等温液体>阀门和孔口>压力控制阀

    执行器将压力源产生的功率转换为平移力。换向阀和阀门执行器调节流向执行器的流量。

  5. 如图所示连接块。注意三通换向阀(IL)，压力源(IL),减压阀(IL)块通过连接到水库(IL)块。

  6. 设置阀门的工作压力减压阀(IL)．在设定压差参数,输入50 e5Pa。这是阀门开始打开时的压力。在压力调节范围参数，用于描述阀门的工作范围，请输入5 e5Pa。安全阀的最大压力是设定压力和调节范围的总和。

  7. 在三通换向阀(IL)块对话框，对便士孔选项卡,设置阀芯位置在最大P-A孔面积来0.01m.这是P-A流道完全开启时阀芯的位置。在一个t孔选项卡,设置阀芯位置在最大A-T孔面积来0m。

    的阀芯在闭孔和开孔之间移动参数。模型参数化TAB设置两个孔打开和关闭的距离。在这个值时，两个孔都是闭合的。

  8. 在“单作用执行器(IL)”块中，设置活塞截面积来0.001米2．

  9. 从Simscape>基础库>机械>平移元素库，添加一个机械平移参考如图所示，将其块接。

    这是固定的机械外壳单动式驱动器(IL)，用port表示C．执行器轴，用端口表示R，相对于此引用移动。

添加负载模型

  1. 从Simscape>基础库>机械>平移元素库，将这些块拖动到模型画布:

  2. 如图所示连接块。

    质量、弹簧和阻尼元件提供了一个具有力、惯性和阻尼的载荷的基本模型。

添加控制系统和监控

  1. 从金宝app>来源库，拖动正弦波到画布上。这代表了一个变化的信号，控制系统，这反过来调节由执行器接收的流量。

  2. 从Simscape>公用事业公司库，拖拽一个PS-金宝appSimulink转换器块。要在双向的Simscape物理信号和单向的Simulink信号之间进行转换，您将需要使用金宝app金宝appSimulink-PS转换器或PS-金宝appSimulink转换器块。

  3. 连接正弦波块,金宝appSimulink-PS转换器块已经在画布上，和多位置阀执行机构块串联，如图所示。

  4. 在正弦波块对话框，设置振幅参数24．的默认标称信号值多位置阀执行机构块。

  5. 拖一个范围块从Simulink金宝app®源库。的范围块允许您快速检查模型结果。

  6. 连接单动式驱动器(IL)块,PS-金宝appSimulink转换器Block和范围块串联，如图所示。

  7. 连接输出端多位置阀执行机构阻挡，另一个PS-金宝appSimulink转换器Block和范围块串联，如图所示。

  8. 港口P的单动式驱动器(IL)块输出驱动器轴位置的物理信号，相对于活塞初始位移．

    的多位置阀执行机构块输出一个物理信号的阀门开启距离，相对于初始位置和推针中风．

运行模拟

当您运行模型时，Simscape软件将评估模型，确定模拟初始条件，并模拟模型。要了解有关此过程的更多信息，请参见Simscape模拟如何工作．

  1. 单击模型中的任意块，例如3-Way Directional Valve (IL)块。在Simscape块选项卡上,单击日志数据并选择记录所有Simscape数据．这使您能够在Results Explorer中查看模拟变量值。

  2. 点击运行．

  3. 在Debug选项卡中，选择Simscape>变量查看器．的变量查看器显示所有模型变量的初始化值和优先级。在块对话框中的Variables选项卡中，您可以在初始化块时设置变量目标和优先级。检查所有变量的状态是否为绿色。

  4. 您可以通过多种方式检查模拟结果。要快速评估模型，请使用范围块。

    双击范围连接到多位置阀执行机构．这显示了阀门的阀芯位置，这是由多位置阀执行机构信号。

    放大，在第二个峰值的开始，信号中有一个小峰值。

    这可以通过限制求解器时间步长的大小来解决:

    1. 打开配置参数。在建模选项卡上,选择模型设置>模型设置并点击解算器在左边的窗格中。

    2. 展开“求解器详细信息”选项。

    3. 改变最大步长从汽车来0.01．

    4. 点击好吧．

    下次运行模型时将使用此配置。

    双击范围连接到单动式驱动器(IL)块。的范围图显示轴的位置作为一个函数的压力在执行器室。

    执行器似乎没有完全响应从控制单元接收到的信号。

  5. 环境压力指定在三个位置:在等温液体性质(IL)块，在水库(IL)块，并在单动式驱动器(IL)块。在模型中，水库(IL)块设置为0.2 MPa，其他两个设置为0.101 MPa。在单动式驱动器(IL)块，设置环境压力规格来指定的压力并设置环境的压力来0.2MPa。

  6. 运行模型。

  7. 通过单击任意块(例如。)，使用结果资源管理器检查结果多位置阀执行机构块，然后选择结果探险家在Simscape块选项卡。

  8. 结果资源管理器显示模型中的每个变量，包括内部变量范围块。点击单动式驱动器(IL)选项。这显示了端口物理信号的图形P，或执行器轴的位置。选项旁边的加号可查看记录的变量单动式驱动器(IL)块。

  9. 图中显示了模拟最后3.5秒的轴位置。要查看整个模拟中的轴位置，请关闭数据日志限制:

    1. 打开配置参数。在建模选项卡在Simulin金宝appk工具条中，选择模型设置>模型设置并点击Simscape在左边的窗格中。

    2. 清晰的限制数据点．

    3. 运行模型。

执行器轴的位置现在跟随控制信号。

另请参阅

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