logo
Математическое моделировани2

Глава 8 Моделирование гидравлических систем в matlab введение

Машиностроительная гидравлика является современной отраслью машиностроения. Но до настоящего времени процесс проектирования гидравлики на 99 % опирался на эксперимент, в большей степени это так остается и сегодня. Однако дальнейшее повышение качества проектирова­ния при одновременном сокращении сроков и затрат возможно только при использовании современных технологий, компьютерной техники, про­граммного обеспечения и компьютерного моделирования [3].

SimHydraulics - это отдельная библиотека пакета Simulink среды MATLAB, предназначенная для моделирования гидравлических систем.

SimHydraulics объединяет воедино функциональные возможности продуктов SimPowerSystems, SimMechanics и SimDrivline, позволяя раз­работчикам систем имитировать взаимосвязанную работу контроллеров и остального оборудования.

С помощью продукта SimHydraulics инженеры могут рассчитать дав­ление и напор жидкости в системах, построенных на базе стандартных и нестандартных компонентов. Предлагаемые инструменты позволят смоде­лировать преобразование гидравлической энергии в крутящий момент, приводящий в действие различные механизмы, а также оценить эффект, вызванный открытием и закрытием клапанов. Для получения максимально точных результатов в состав SimHydraulics добавлена библиотека распро­страненных рабочих жидкостей. Таким образом, пакет SimHydraulics по­зволяет решать задачи статики, кинематики и динамики различных гид­равлических систем.

К достоинствам реализации моделирования гидравлических систем при помощи SimHydraulics в Simulink могут быть отнесены простота соз­дания моделей, наглядность и высокая скорость вычислений при модели­ровании систем с большим числом элементов.

В отличие от большинства других блоков Simulink, которые выпол­няют математические действия или обрабатывают сигналы, блоки SimHydraulics представляют собой непосредственно элементы гидросис­тем или связи между ними. При этом набор стандартных блоков достаточ­но широк и позволяет моделировать практически любые гидравлические системы.

В современном машиностроении используются гидросистемы двух типов:

  1. гидросистемы для подачи жидкости;

  2. гидравлические приводы.

Для гидросистем, обеспечивающих подачу жидкости к потребите­лям, характерно отсутствие в них устройств, преобразующих энергию движения жидкости в механическую работу. К этим системам относятся: системы жидкостного охлаждения, системы пожаротушения, системы по­дачи топлива, смазки и другие. Такие гидросистемы, как правило, принад­лежат к классу разомкнутых гидросистем, в которых движение жидкости обеспечивается за счет работы насоса.

Гидравлическим приводом называется совокупность устройств, пред­назначенная для передачи механической энергии и (или) преобразования движения посредством рабочей жидкости. Такие гидросистемы обычно относятся к классу замкнутых гидросистем.

В литературе также встречается термин «гидропередача», под кото­рым понимается силовая часть гидропривода, включающая насос, гидродвигатель и соединительные трубопроводы с рабочей жидкостью.

Как правило, даже самый простейший гидравлический привод вклю­чает в себя:

– гидробак для хранения и охлаждения рабочей жидкости;

– насос для подачи рабочей жидкости из бака и создания давления в системе;

– различные клапаны (предохранительные, переливные, редукцион­ные, обратные, гидрозамки и другие);

– исполнительный механизм (гидродвигатель, поворотный гидродви­гатель или гидромотор);

– фильтр для очистки рабочей жидкости от твердых частиц;

– гидролинии, соединяющие элементы гидросистемы между собой.

Функции гидроприводов непрерывно расширяются, повышаются требования к их рабочим характеристикам, а следовательно, усложняются и конструкции, что вызывает увеличение сроков проектирования, экспериментальных исследований и доводочных испытаний. В связи с этим эффективным методом исследования рабочих процессов, статики и динамики гидросистем является использование систем автоматизированного моделирования и, в частности, программного продукта SimHydraulics.

Библиотека пакета SimHydraulics представляет собой набор блоков в виде графических пиктограмм с оригинальными названиями на англий­ском языке. Для их просмотра, выбора и перетаскивания мышью в окно создаваемой Simulink-модели служит окно браузера библиотек Simulink (рис. 8.1).

Рис. 8.1. Окна браузера библиотек Simulink (Foundation Library – Hydraulic)

В MATLAB в библиотеку Foundation Library — Hy­draulic входят четыре раздела:

    1. Hydraulic Elements.

    2. Hydraulic Sensor.

1.3. Hydraulic Sources.

1.4. Hydraulic Utilities.

А также библиотека SimHydraulics включает еще девять разделов (рис. 8.2):

    1. Accumulators.

    2. Hydraulic Cylinders

    3. Hydraulic Utilities.

    4. Local Hydraulic Resistances.

    5. Orifices.

    6. Orifices.

    7. Pipelines.

    8. Pumps and Motors

    9. Valves

Рис. 8.2. Окна браузера библиотек Simulink (Sim Hydraulics)