物理网络建模的基本原则——MATLAB仿真软件金宝app - 金宝app,下载188bet金宝搏,金宝搏官方网站

物理网络建模的基本原则

概述物理网络物理系统建模方法

Simscape™软件是一组块库和特殊的模拟功能的物理系统建模仿真软件金宝app^®环境。它采用物理网络的方法,不同于标准模型建模方法,特别适用于模拟系统,包括真正的物理组件。金宝app

金宝app仿真软件模块代表基本的数学运算。当你仿真软件模块连接在一起,生成的金宝app图相当于数学模型,或表示,系统设计。Simscape技术允许您创建的网络表示系统设计,基于物理网络的方法。根据这种方法,每个系统都被表示为组成的功能性元素相互作用通过交换能量通过他们的港口。

这些连接端口是没有方向的。他们模仿元素之间的物理连接。连接Simscape块一起类似于连接真正的组件,如泵、阀门、等等。换句话说,Simscape图模拟物理系统的布局。如果物理组件可以连接,他们的模型可以连接。你不需要指定流方向和信息流连接Simscape块时,就像你不需要指定该信息当您连接真实的物理组件。物理网络的方法,通过和跨变量和没有方向的物理连接,自动解决所有变量的传统问题,方向,等等。

连接端口的数量为每个元素是由能量流动的数量交流系统中的元素,并取决于理想化水平。例如,固定排量液压泵在其最简单的形式可以表示成一个两口的元素,和一个能量流与进口(吸)和其他相关出口。在此表示,驱动轴的角速度是假定常数,从而能够忽视泵和轴之间的能量交换。占一个变量驱动转矩,需要第三个端口与传动轴相关联。

一个能量流的特点是其变量。每个能量流与两个变量,一个通过,一个(见变量类型的更多信息)。通常,这些变量的产品是瓦的能量流。他们被称为基本或共轭变量。例如,机械的基本变量转化系统是力量和速度,机械转动systems-torque和角速度,为液压额尔古纳率和压力,电systems-current和电压。

下面的例子说明了双作用液压缸的一个物理网络表示。

元素是用三个能量流动:表示两个流液压能源的进口和出口相关的汽缸和机械能流运动。因此有以下三个连接器端口:

——液压保护端口与压力有关p₁(一个变量)和流量问₁(通过变量)
B -液压保护港口与压力有关p₂(一个变量)和流量问₂(通过变量)
R -机械平移保护港口与杆速度有关v₃(一个变量)和力量F₃(通过变量)

看到连接器端口和连接线路关于连接器端口类型的更多信息。

变量类型

物理网络方法支持两种类型的变量:金宝app

通过与衡量——变量测量串联连接到一个元素。
在——变量测量计连接在平行于一个元素。

下表列出了通过与每个类型的关联和跨变量物理域Simscape软件:

物理域	在变量	通过变量
电	电压	当前的
气体	绝对压力和温度	质量流率和能量流率
液压	表压	体积流率
等温液体	绝对压力	质量流率
磁	磁动势(mmf)	通量
机械旋转	角速度	转矩
机械平移	平移速度	力
潮湿的空气	绝对压力、温度、含湿量(水蒸气质量分数)和微量气体的质量分数	混合质量流率、混合能量流率、水蒸气质量流率,和微量气体质量流率
热	温度	热流
热的液体	绝对压力和温度	质量流率和能量流率
两相流体	绝对压力和具体的内部能量	质量流率和能量流率

构建数学模型

通过与所有的能量流和跨变量相关的基础的数学模型。

例如,双作用液压缸的模型显示在前面的说明可以用一组简单的方程描述:

$F_{3} = p_{1} \cdot {一个}_{1} - p_{2} \cdot {一个}_{2}$

$问_{1} = {一个}_{1} \cdot v_{3}$

$问_{2} = {一个}_{2} \cdot v_{3}$

在哪里

问_1,问₂	流量通过端口A和B分别(通过变量)
p_1,p₂	计压力分别为A和B,港口(跨变量)
一个_1,一个₂	活塞的有效区域
F₃	杆力(通过变量)
v₃	杆速度(在变量)

模型可能要复杂得多,例如,它可以占摩擦,流体压缩系数、运动部件的惯性,等等。然而,所有这些不同的数学模型元素的配置(即,港口和相关的数量和类型和变量)将保持不变,这意味着物理网络方法允许您替换模型不同程度的复杂性而不引入任何变化示意图。例如,您可以开始开发您的系统使用电阻管块从基础库,只占据的摩擦损失。在开发的后期,你可能想要考虑流体可压缩性。你可以把它换成一个液压管道阻塞,可用Simscape液体™块库,或者,这取决于您的应用程序,即使有分段管道阻塞,如果你还需要考虑流体惯性。这种建模原则被称为增量建模。

方向变量

每个变量的特征是它的大小和符号。这个标志是测量的结果取向。相同的变量可以积极或消极的,根据测量计的极性。

只有两个端口元素具有一对变量,通过变量和一个变量。由于这些变量是密切相关的,他们的取向是定义了一个方向。例如,如果一个元素是面向从端口到端口B,它意味着通过变量(电视)是积极的“流动”从A到B,在变量决定AV = AV_一个- - - - - - AV_B,在那里AV_一个和AV_B元素节点的势,或者换句话说,在这个变量的值在港口A和B,分别。

这种方法的方向变量有以下好处:

提供了一个简单的和一致的方式来确定一个元素是否主动或被动。能量最重要的特征之一是确定在模拟。如果变量方向,或签署,如上所述,确定他们的产品(即能源)消耗能量是正的,如果元素,并是-如果它提供的能量系统。这条规则是跟随整个Simscape软件。
简化了模型描述。象征→B足以指定变量的极性,通过变量。
让你有向图理论应用于网络的分析和设计。

方向规则的变量作为一个例子,让我们考虑理想的力量来源。在这一块,就像许多其他机械模块、端口C与源相关的参考点(案例)和端口R用杖相关联。

阻止正方向是端口C端口R .这意味着,力的方向是积极的行为从C到R,并导致身体连接到端口R在正方向加速。相对速度决定的v=v_C- - - - - -v_R,在那里v_R,v_C是绝对的速度在港口R和C,分别是-如果速度端口R大于C .港产生的权力来源是计算力和速度的乘积,是负的,如果源系统提供能量。

正方向的定义是不同的在不同的块。检查块源或参考页面如果怀疑变量的块方向和方向。

网络中所有元素分为主动和被动元素,取决于他们是否提供能源系统或消失(或存储)。活跃的元素(力和速度,流量和压力来源,等等)必须面向严格按照作用线或函数,他们预计执行系统中,而被动的元素(阻尼器、电阻器、弹簧、管道等)可以面向。

连接器端口和连接线路

Simscape块可能有以下类型的端口:

物理保护港口,没有方向的端口(例如,液压或机械)代表物理连接和相关物理变量基于物理网络的方法。
物理信号端口——单向端口传输信号,使用内部Simscape引擎计算。

每一个港口和它们之间的连接在下面有更详细的描述。

物理保护港口

Simscape块有特殊保护港口。你和物理连接线路连接保护港口,不同于正常的仿真软件。金宝app物理连接线路没有固有的方向性和代表的交换能量流,根据物理网络的方法。

你只保护端口可以连接到其他相同类型的保护端口。
物理连接线路连接保护港口在一起是没有方向的线,物理变量(跨和通过变量(如上所述),而不是信号。你不能连接物理仿真软件端口线和物理信号端口。金宝app
两个直接连接保护港口所有他们必须具有相同的值在变量(如压力或角速度)。
你可以分支物理连接线路。当你这样做的时候,组件直接连接彼此继续共享相同的变量。任何通过变量(如流量或转矩)转移之间的物理连接线路划分多个组件连接的分支。通过变量是如何划分是由系统动力学。
通过为每一个变量,其值的总和流入一个分支点等于其价值观的总和流出。

每种类型的物理保护端口用于Simscape块独特的代表一个物理建模领域。端口类型的列表,以及通过和各个变量与每种类型有关,看表变量类型。

提高可读性的块图,每个Simscape域使用一个不同的默认颜色和线条样式连接线路。有关更多信息,请参见特定领域的线条样式。

物理信号端口

物理信号端口携带Simscape块之间的信号。你联系他们与普通连接线路,类似于模型信号连接。金宝app物理信号端口用于Simscape方框图,而不是模型的输入和输出端口提高计算速度和避免与代数环问题。金宝app物理信号可以有相关单位。您指定的单位块对话框中的参数值和属性检查器,和Simscape软件执行必要的单位转换操作解决物理网络。

Simscape基础库包含其他子程序库,一个物理信号块库。这些块执行数学运算和其他功能物理信号,并使您能够以图形的方式实现方程在物理网络。

物理信号线路也有不同的风格和颜色块图,类似于物理连接线路。有关更多信息,请参见特定领域的线条样式。