“基于模型的设计为传动系统和其他复杂机电金宝app一体化系统的设计提供了系统方法。基于动态物理模型模拟和最优控制器的详细设计方案分析，使我们能够在设计阶段早期做出明智的决定。”
克里斯托夫Berx, FMTC
弗兰德斯机电一体化技术中心(FMTC)是比利时北部领先的机电一体化公司的合作研究中心。FMTC工程师完成四个重点领域的联合项目和研究任务:智能传感器、自优化机电系统、节能机电传动系统和机电系统基于模型的设计。这些项目利用新技术和工作流程来开发未来的机器。
在其中一个项目中，FMTC工程师使用了MATLAB®，S金宝appimulink®，和Simscape™设计和优化混合流体静力传动系统。
FMTC的项目经理Gregory Pinte表示:“Simscape使我们可以很容易地将超级电容器和液压蓄能器集成到我们的静液传动系统模型中，以测试存储制动能量的影响。”“模拟使我们能够评估混合设计的能源效率，优化我们的控制器，并获得宝贵的见解，我们与我们的成员公司分享。”
FMTC需要比较混合动力静液压传动系统中不同储能元件的性能，以确定哪一个元件的总拥有成本（TCO）最低，并将安装成本和持续燃油成本考虑在内。FMTC工程师在他们的实验室里有一个标准的静液压传动系统，但将储能元件直接集成到该装置中进行测试需要数月的努力。FMTC团队希望通过建模和仿真加速设计和优化。
为了对储能元件进行公平比较，FMTC必须开发控制系统，用新结构控制通过传动系的最佳功率流，然后根据对一些负载场景的模拟，确定所考虑的每个元件的最佳设计。
FMTC工程师采用基于模型的设计方法设计、优化和评估混合式静液压传动系统替代方案。
使用Simu金宝applink和Simscape，他们开发了典型静液压传动系统中每个部件的模型，包括驱动马达、液压泵、液压马达和扭矩负载。
对于每个组件，该团队在实验室进行了实验，测量扭矩、速度和压力。利用他们基于MATLAB和最优化工具箱开发的工具箱，他们根据这些测量来估计模型参数。然后他们开发了查找表，将压力、速度和冲程量映射到能源效率。
该团队还估计了内部惯性、时间延迟和其他参数，以更准确地用Simulink和Simscape建模组件的动态行为。金宝app
然后，工程师们根据部件模型建立了一个系统模型，将它们与阀门、液压阻力和Simscape流体的其他液压回路元件联系起来™.
他们通过在Simulink中运行仿真，并将结果与完整传动系统的测量结果进行比较，验证和完善了系统模型。金宝app
一旦他们有了一个精确的传动系统模型，研究小组开发了两个储能部件的Simscape模型：一个带DC-DC转换器的超级电容器和一个带相关阀门和管路的液压蓄能器。
他们分别将这些组件集成到系统模型中，并使用内部方法在MATLAB中为两个混合动力传动系开发和实施最优控制算法。这些控制算法计算传动系部件的设置，例如液压泵和马达的斜盘角度。
然后，该团队在Simulink中对一系列电容器类型和蓄电池尺寸进行闭环模拟，估计每种配置的TCO。金宝app
FMTC计划使用Simulink编码金宝app器™ 从工厂模型生成代码，以支持实时硬件在环测试。金宝app
燃料消耗减少25%. Pinte说：“Simulink金宝app中的仿真表明，由于泵和直流转换器中的额外能量损失，基于电储能元件的混合式静液压传动系统的效率低于基于液压储能元件的混合式静液压传动系统。”。“这是一个意料之外的结果，也是一个全新的见解。效率的提高将油耗降低25%。”
分析时间减少75%．FMTC项目工程师Kristof Berx说:“我们估计，为每个模拟配置建立一个物理原型需要大约200天的努力。”“通过Sim金宝appulink和Simscape，我们在大约50天内完成了分析，我们能够在没有额外成本的情况下评估一系列电容器和蓄电池的尺寸。”
总拥有成本降低15%. Berx说：“仿真表明，我们采用基于模型的设计设计和优化的混合式静液压传动系统比标准静液压传动系统的燃油效率高出约25%，TCO降低15–20%。”。
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