شبیه سازی چهار سیلندر هیدرولیک با سیمولینک MATLAB

تصویر simulation-four-hydraulic-cylinder-simulink-matlab_5169_1 شبیه سازی چهار سیلندر هیدرولیک با سیمولینک MATLAB

شبیه سازی چهار سیلندر هیدرولیک با Simulink

این مثال نحوه استفاده از سیمولینک را برای ایجاد یک مدل با چهار سیلندر هیدرولیک نشان می دهد. دو مثال مرتبط را ببینید که از اجزای اصلی یکسان استفاده می کنند. می توانید با تایپ دستور زیر در پنجره کامند متلب به این دو مثال دسترسی داشته باشید.

مدل تک سیلندر:

مدل دو سیلندر با محدودیت بار:

توجه داشته باشید که این یک مثال پایه از هیدرولیک است. شما می توانید با استفاده از تولباکس Simscape Driveline و تولباکس Simscape Fluids مدل های هیدرولیک و خودرو را راحت تر بسازید.

جعبه ابزار Simscape Fluids

تولباکس Simscape Fluids کتابخانه های مولفه را برای مدل سازی و شبیه سازی سیستم های سیال فراهم می کند. این ابزار شامل مدل هایی از پمپ ها، شیرها، محرک ها، خطوط لوله و مبدل های حرارتی است.  شما می توانید از این قطعات برای توسعه سیستم های قدرت سیال مانند جلو لودر، فرمان برقی و سیستم های محرک ارابه فرود استفاده کنید. سیستم های خنک کننده موتور و تامین سوخت را نیز می توان با تولباکس Simscape Fluids  توسعه داد. همچنین شما می توانید سیستم های مکانیکی، الکتریکی، حرارتی و سایر سیستم ها را با استفاده از اجزای موجود در خانواده محصولات Simscape یکپارچه کنید.

جعبه ابزار Simscape Driveline

تولباکس Simscape Driveline کتابخانه های مولفه را برای مدل سازی و شبیه سازی سیستم های مکانیکی یک بعدی فراهم می کند. این تولباکس شامل مدل هایی از اجزای چرخشی و انتقالی است، مانند چرخ دنده های حلزونی، چرخ دنده های سیاره ای، پیچ های سربی و کلاچ. شما می توانید از این اجزا برای مدل سازی انتقال نیروی مکانیکی در پیشرانه هلیکوپترها، ماشین آلات صنعتی، پیشرانه های خودرو و سایر کاربردها استفاده کنید. همچنین اجزای خودرو مانند موتورها، لاستیک ها، گیربکس ها و مبدل های گشتاور نیز گنجانده شده اند.

مدل سازی

شکل Figure 1 دیاگرام سطح بالای مدل را نشان می دهد. این مدل دارای یک پمپ تک و چهار محرکه می باشد. فشار پمپ یکسان (p1) بوده و هر مجموعه سیلندر را به حرکت در می آورد و مجموع جریان آنها پمپ را بار می کند. اگرچه هر یک از چهار شیر کنترل می تواند به طور مستقل کنترل شود، مانند یک سیستم تعلیق فعال، اما در این مورد هر چهار شیر فرمان یکسانی را دریافت می کنند. همچنین در اینجا یک سطح شیبدار خطی در ناحیه دهانه از صفر تا 0.002 متر مربع داریم.

باز کردن مدل و اجرای شبیه سازی

برای باز کردن این مدل sldemo_hydcyl4 را در ترمینال یا پنجره کامند متلب تایپ کنید (اگر از MATLAB Help استفاده می کنید، روی لینک کلیک کنید).

دکمه Play را در نوار ابزار مدل فشار دهید تا شبیه سازی اجرا شود. مدل داده های مرتبط با فضای کاری MATLAB را وارد می کند و به شی Simulink.SimulationOutput اشاره می کند. داده های ثبت سیگنال در ساختاری به نام sldemo_hydcyl4_output ذخیره می شوند. سیگنال های ثبت شده دارای نشانگر آبی هستند (با تایپ دستور زیر در پنجره کامنت متلب به مدل مراجعه کنید).

برای اطلاعات بیشتر، مقاله آموزشی مشاهده و دسترسی به داده های ثبت سیگنال را ببینید.

تصویر simulation-four-hydraulic-cylinder-simulink-matlab_5169_2 شبیه سازی چهار سیلندر هیدرولیک با سیمولینک MATLAB

تصویر simulation-four-hydraulic-cylinder-simulink-matlab_5169_3 شبیه سازی چهار سیلندر هیدرولیک با سیمولینک MATLAB

تصویر simulation-four-hydraulic-cylinder-simulink-matlab_5169_4 شبیه سازی چهار سیلندر هیدرولیک با سیمولینک MATLAB

شکل مدل چهار سیلندر و نتایج شبیه سازی

توضیحات مدل

جریان پمپ از 0.005 m3/sec شروع می شود (درست مانند مدل تک سیلندر)، سپس در t=0.05 ثانیه به 0.0025 m3/sec کاهش می یابد. پارامترهای C1، C2، Cd، rho و V30 با پارامترهای مدل تک سیلندر یکسان هستند. با این حال، با فرض مقادیر جداگانه برای K، A و بتا، هر یک از چهار سیلندر پاسخ های گذرا مشخصی را نشان می دهند. جدول زیر ویژگی های چهار محرک را نشان می دهد.

تصویر simulation-four-hydraulic-cylinder-simulink-matlab_5169_5 شبیه سازی چهار سیلندر هیدرولیک با سیمولینک MATLAB

نسبت مساحت و ثابت فنر برای همه پیستون ها یکسان است، بنابراین آنها باید خروجی حالت پایدار یکسان داشته باشند. ثابت زمانی غالب برای هر زیر سیستم محرک متناسب است.

تصویر simulation-four-hydraulic-cylinder-simulink-matlab_5169_6 شبیه سازی چهار سیلندر هیدرولیک با سیمولینک MATLAB

(نتیجه به دست آمده از تجزیه و تحلیل ابعادی)، بنابراین ما می توانیم انتظار داشته باشیم که مجموعه پیستون 2 تا حدودی سریعتر از مجموعه 1 باشد. انتظار می رود مجموعه پیستون 3 کندتر از 1 یا 2 باشد. (همانطور که در مورد هوا صادق است)، بنابراین ما انتظار داریم که پیستون 4 نسبت به پیستون 1 کندتر پاسخ دهد.

نتایج

تصویر simulation-four-hydraulic-cylinder-simulink-matlab_5169_7 شبیه سازی چهار سیلندر هیدرولیک با سیمولینک MATLAB

شکل موقعیت های پیستون در مثال چهار سیلندر

تصویر simulation-four-hydraulic-cylinder-simulink-matlab_5169_8 شبیه سازی چهار سیلندر هیدرولیک با سیمولینک MATLAB

شکل فشار منبع پمپ، p1

تکان اولیه جریان در t=0 توسط چهار محرک به عنوان یک ضربه فشار مشاهده می شود. فشار پمپ (p1) که در ابتدا زیاد است، به سرعت کاهش می یابد زیرا تقاضای جریان بالایی از چهار بار وجود دارد. در طول گذر اولیه (حدود 4 میلی ثانیه)، پاسخ های متمایز ویژگی های دینامیکی فردی هر واحد مونتاژ را شناسایی می کنند. همانطور که توسط مقادیر پارامتر پیش‌بینی می شود، محرک 2 بسیار سریعتر از محرک 1 پاسخ می دهد. پیستون های سوم و چهارم بسیار کندتر هستند زیرا برای حرکت در فاصله مشابه به سیال کاری بیشتری نیاز دارند. در حالت 3، پیستون به دلیل سطح مقطع بزرگتر، حجم بیشتری را جابجا می کند. در مورد 4، اگرچه حجم جابجا شده مانند مورد 1 است، اما دستگاه به سیال بیشتری نیاز دارد زیرا متعاقباً فشرده می شود. با کاهش فشار پمپ به سطح درون سیلندرها، تفاوت ها در رفتار محو می شود. پاسخ های فردی در یک پاسخ کلی سیستم ترکیب می شوند که تعادل جریان بین اجزا را حفظ می‌کند. در t=0.05 ثانیه، جریان پمپ به سطحی نزدیک می‌شود که به حالت تعادل نزدیک است و جریان‌های محرک تقریباً صفر می‌شوند. همانطور که در طراحی پیش بینی شده است، موقعیت های پیستون حالت پایدار فردی برابر است.

بستن مدل

مدل را ببندید. داده های تولید شده را پاک کنید.

نکته پایانی: این مقاله آموزشی متلب از مثال های آماده خود نرم افزار MATLAB است که اگر تولباکس سیمولینک (Simulink) بر روی متلب شما نصب باشد، می توانید با تایپ دستور زیر در پنجره کامند متلب به این کدها و دستورات دسترسی داشته باشید.

منبع: mathworks

 

مطالب مرتبط
بررسی چالش های داده کاوی
ثبت نظر
ریفریش کنید!
نظرات کاربران (۰ مورد)

هیچ نظری ثبت نشده است