液压作动系统建模
Simscape fluid™用于模拟液压驱动系统。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 results Explorer中,其中显示了活塞行程和驱动力。然后对系统进行测试,并将其连接到三维机械系统的Simscape Multibody™模型上。结果的3D动画显示了系统在这种更真实的负载下的行为。
记录时间:2016年6月10日
在这个演示中,我们将看到如何使用Simscape流体建模液压驱动系统。在我们的液压作动系统模型中,该阀内的阀芯控制从泵到液压缸两侧的压力流量,液压缸可以伸缩。电机驱动泵的轴控制转速,控制系统调节阀门的位置。
我们将在Simulink中建模这个系统金宝app®环境使用Simscape流体。我们建立的模型是这样的,当我们运行我们的模拟时,我们会看到活塞在整个运动范围内。然后,我们将把它连接到一个三维机械系统的现实模型,看看它是如何表现的。现在我将切换到模型,以便您可以看到这是如何完成的。
首先,我们将在MATLAB中输入命令ssc_new®命令窗口。这将打开一个带有Simscape模型推荐金宝app设置的Simulink模型。我们首先要在系统中加入一个泵。我将点击图表,并输入单词泵。在这里我可以看到我可以选择的泵的列表,我将选择一个固定排量泵。我可以在这里指定泵的排量。
我们的泵需要从油箱中抽取液体。我们将使用液压参考来表示它。我点击并拖动创建一个理想的液压连接,输入参考,这里我有一个理想的液压参考,它将代表我们的坦克。为了控制流体从泵到液压执行器的流量,我们需要一个换向阀。我将输入4,并从可用的方向阀中选择一个。
双击该块,我可以进入并指定不同的参数。有多个参数化选项,所以我可以选择一个适合于我拥有的数据表,或者我可以使用一个适合于测量数据的参数化选项。我将增加这个阀门的尺寸,使其与泵相称,并保持其余的设置不变。
我会把我们阀门的P口连接到泵的高处。我们需要限制来自水泵的压力。我们将使用一个减压阀来做到这一点。我将右键单击并拖动创建液压分支,然后输入溢流阀以获得组件。双击这个块,我也可以改变这些参数。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。我将把安全阀的下部连接到我们的油箱上。我还要把液压换向阀的下部也连接到油箱上。
接下来,我们将添加液压驱动器。我将点击并拖动创建液压连接,并在气缸中输入。在这里我们可以看到我们可以使用的不同的圆柱体组件。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。我们需要把这个致动器做大一点来处理我们的反铲臂。
我们将改变活塞行程,以配合我们系统的设计。我们会改变硬停止参数。这两个机械连接代表了圆柱体的机械连接。我们将这个点与空间中一个固定的点连接起来。另一边是连杆,它与气缸中的活塞相连。我们希望它能抵抗机械载荷。我们将点击并拖动创建一个机械连接,然后添加一个平移弹簧。
我们希望圆柱体对弹簧阻尼器起作用,因此我们将单击和拖动,并添加一个平移阻尼器。我们将这条边固定在空间中的一个点上。为了指定负载的惯性,我们将单击并拖动,并添加一个质量块,并将质量设置为100千克。
我们的物理系统已经完成了,但是我们仍然需要指定系统的输入。一个输入到我们的泵。我们将单击并拖动来创建一个机械连接。我们将插入一个理想角速度源,以使泵以固定速度旋转。我们将把这个源的另一边固定在空间中的一个点上。我们将使用常数块指定泵的速度。
我们指定它的额定速度为188弧度/秒。由于Simscape和Simscape fluid使用的求解器技术超过了基本Simulink中可用的技术,因此我们将需要访问其他设置。金宝app我们可以在求解器配置块中访问这些。我们系统的剩余输入是阀芯和阀门的位置。我们将使用Simulink信号指定它。金宝app我们需要指定信号的单位,我们将使用这个转换器块来完成它。
这里我们可以指定信号的单位为米,或者阀芯在阀内的位移。为了使活塞在整个行程范围内运动,我们将使用正弦波作为输入。我们指定振幅为3毫米。我们要做的最后一件事是指定液压油。我们将单击并拖动创建一个分支。然后插入一个液压流体块。在这里,我们可以指定流体类型,并指定任何其他相关参数。
这样,我们的液压网络就完整了。我们要做的最后一件事是确保启用了Simscape日志记录。在Simscape窗格下的Configuration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,以配置如何保存。现在我们可以运行模拟了。然后右键单击任何块,我们就可以访问Simscape Results Explorer。
在这里我们可以看到一个显示所有模拟结果的树状浏览器。因为我们右击平移弹簧,我们可以看到不同的值,包括弹簧被压缩的距离或活塞移动了多少。我们看到它移动了0.5米的整个运动范围。我们还可以看到这个驱动系统所能提供的力的大小。
我们还可以探索液压量,例如泵需要输送的压力。我们对系统在这个非常简单的负载下的表现感到满意。现在我们将添加一个更真实的负载。我们在挖土机上建立了一个三维机械系统的模型,铲斗和臂。在这里连接机械连接,然后将我们放在一起的子系统的输出连接到模拟作用域块。
现在,当我们运行模拟时,我们将看到机械系统的3D动画。我们可以看到驱动系统在前后移动铲斗。当我们观察范围时,我们可以看到我们的系统在整个运动范围内运动。当我们进入Simscape多体系统的模型时,我们还可以使用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学量。在这个演示中,我们已经看到了如何使用Simscape流体建模液压驱动系统。
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