Modelica/MWorks的盾构液压推进系统建模与仿真

盾构推进系实现了盾构机的前进及转弯功能。针对盾构推进系统的结构特点,对系统中的各元器件进行原理结构分析并建立数学模型。基于Modelica语言在多领域仿真平台MWorks中建立推进系统动态特性分析的通用模型组件库,对推进系统的仿真模型进行动态特性分析。分析结果表明,换向过程中系统压力出现突变,系统震荡加剧,不利于系统的稳定;而系统中流量的波动变化较小,对系统稳定性影响较弱;减小压力波动对实现系统稳定意义重大。该模型符合盾构机在实际工况下推进系统的工作特性,在模型中能获得时域范围内系统的压力和流量脉动情况。

基于Modelica/MWorks的舰船液压操舵系统建模与仿真

在建立舰船液压操舵系统原件动态数学模型的基础上,利用MW orks软件实现液压能源系统动态特性分析通用模型库的构建。模型库包括长管路动态模型、液压泵数学模型、液压缸数学模型和其他元件如滑阀的数学模型,并根据模型库的元件建立了舰船液压操舵系统方案设计阶段的数理模型,对舰船的液压操舵系统进行了仿真。仿真结果表明,该模型符合实际系统的管路压力和流量脉动特性,在模型中能获得时域范围内系统的流量压力脉动情况。

Application of Modelica/MWorks on modeling,simulation and optimization for electro-hydraulic servo valve system

Electro-hydraulic servo valve is a typical complicated multi-domain system constituted by mechanical, electric, hydraulic and magnetic components, which is widely used in electro-hydraulic servo systems such as construction machinery, heavy equipment, weapon and so forth. The traditional method of modeling and simulation of servo valve is based on block diagram or signal flow, which cannot describe the servo valve system from components level nor be used in modeling and simulation of overall servo systems. In the procedure of traditional method, computational causality must be involved in modeling of servo valve, which is inconvenient to execute modification on components or parameters. Modelica is an object-oriented modeling language which is suited for large, complex, heterogeneous and multi-domain systems. The key features of Modelica are multi-domain, object-oriented and non-causal, which are suitable for modeling of servo valve and make the model readable, reusable, and easy to modify. The simulation results show similar curves with traditional method. This new servo valve modeling and simulation method can provide the engineers a more efficient way to design and optimize a servo valve and an overall servo system.

基于Modelica的交流伺服控制系统建模与仿真

永磁同步电机(PMSM)在交流伺服系统中应用十分广泛,其数学模型具有非线性、多变量、强耦合的特点。为提高建模与分析效率,并兼顾PMSM模型在复杂多领域系统中的通用性等问题,提出一种基于Modelica的交流伺服控制系统的建模方法。采用模块化建模与Modelica语言实现了PMSM的非因果建模,在MWORKS平台建立了伺服系统的仿真模型,并在位置控制、速度控制方面测试了3类典型工况。实验表明,所提方法跟随误差小、动态响应快,验证了建模方法和系统模型构建的正确性和合理性,为伺服控制系统和多领域建模与仿真技术的发展提供了新思路。

MWorks与FLUENT的协同仿真方法和实现

Modelica技术难以仿真动态特性在空间上非定常分布的流动、传热和燃烧等复杂问题,因此提出一种基于MWorks与FLUENT的协同仿真方法,设计协同仿真的耦合方式、数据交换机制和仿真架构,利用Modelica外部函数、MWorks仿真用户接口和FLUENT UDF编写协同仿真程序.以某单向阀为研究对象对此协同仿真方法的有效性进行验证.所提出的方法可实现Modelica技术与CFD技术的优势互补,能够为多领域系统仿真提供新的解决方法.

基于Modelica分析库的虚拟实验平台在能源专业教学中的应用

笔者从能源学科的需求出发,使用Modelica语言开发了分析热流体库,将其运用到虚拟仿真教学中,并介绍了虚拟实验教学的经验。该实验课程体系包括基本理论、虚拟仿真操作、能源分析和优化。教学实践表明,该虚拟实验平台提升了学生对实际系统运行机理的认识和理解,在培养学生分析和解决问题的能力方面发挥了作用。

基于Modelica技术与Fluent的气浮运动平台联合仿真

精密气浮运动平台系统是一个涉及机、电、气的多领域耦合系统,针对其多领域耦合特性和气体轴承承载非线性建模问题,基于Modelica技术和Fluent建立了气浮运动平台的联合仿真计算方法。分别建立气浮运动平台系统Modelica模型和气体轴承流场Fluent模型,实时传递气体轴承气动力载荷和位姿信息,得到了更加准确的气膜压力和气膜高度的函数关系。运用此联合仿真模型对驱动合力偏离运动部件质心导致的偏转振动进行了仿真分析,结果表明:驱动合力偏心会引起平台较大程度偏转。

基于Modelica语言的泵车臂架系统举升过程仿真

混凝土泵车臂架系统是涵盖机械、液压、控制等多领域的复杂物理系统。以Modelica/MWorks为建模平台,对臂架系统进行了模块化拆解,采用参数化建模方法构建了各个元件的模型,然后通过这些元件搭建了臂架仿真模型并进行了动态仿真。仿真结果表明:液压冲击对臂架稳定性有着重要影响,PD(比例微分)控制系统对液压冲击有着较好的抑制。研究结果可为臂架系统的设计提供一定的参考。

基于Modelica汽车起重机支腿系统失稳分析的建模仿真

基于Modelica语言的Mworks平台,建立了机械、液压、控制等多领域耦合的汽车起重机动力学模型。对汽车起重机带载回转一周的工作过程进行动态仿真,分析其支腿系统的稳定性。针对起重机可能发生的侧滑或侧翻等失稳情况,在模型中建立了卸载保护控制系统,有效地实现了预防系统翻车的功能。结果表明,该机、液、控耦合仿真模型对汽车起重机的失稳分析,充分考虑机械、液压和控制的能量耦合效应,克服了普遍采用的ADAMS单一领域刚体动力学分析的不足及传统动载系数设计方法的缺陷。

基于表达式树的Modelica单位检查和推导

为提高多领域物理系统统一建模中复杂模型的质量和可靠性,介绍Modelica对单位的支持方式以及单位之间的换算和运算规则,基于对表达式树的遍历,给出单位检查和推导机制的实现方案.通过分析该方案的时间复杂度,优化影响其效率的主要因素.在MWorks上实现该方案,并通过Modelica标准库中的模型证明该方案可行.

中型纯电动客车空气弹簧悬架Modelica模型的研究

针对国内中、小型纯电动客车上尚未使用空气弹簧双横臂式独立悬架的问题,在中、小型纯电动客车上进行空气弹簧双横臂式前独立悬架的设计,并基于多领域统一建模语言Modelica,在仿真平台MWorks环境下以7米级中型纯电动客车为例对所提出的设计进行了动力学仿真分析。通过分析前轮主要定位参数随车轮跳动行程的运动特性变化规律,可知这一创新式设计所得的客车前轮定位参数特性与同类型的热动力客车设计参数基本相符,满足设计要求。所做研究为空气弹簧悬架在中、小型纯电动客车的推广使用提供了理论基础,对纯电动客车的研发改进具有较高的指导意义。

飞机平台诱发环境温度的建模与仿真

飞机平台的诱发环境是机载设备的实际工作环境,诱发环境温度是影响机载设备工作的主要环境因素。针对飞机平台诱发环境温度的建模与仿真问题,分析了影响飞机平台诱发环境温度的主要因素,提出了以相似传热结构分类为基础的一种飞机平台诱发环境温度建模与仿真方法。将飞机平台相似传热结构分为翼形舱结构、环形舱结构、大舱室结构、开启舱结构和热防护结构,采用集中参数方法建立5种传热结构的通用热特性模型,以Modelica语言为工具建立了5种传热结构的通用热特性仿真模型。对飞机平台进行相似热区域划分,采用通用热特性仿真模型建立飞机整机的诱发环境温度仿真模型。以某型机为例,进行了诱发环境温度仿真计算,验证了建模与仿真的可行性。仿真表明,飞机飞行时机身区域舱内空气温度最高可达70℃,发动机舱内温度短时间内可达140℃,长时间工作在90℃~110℃之间,发动机热防护结构的最高温度可达160℃。

基于Modelica的液压起升机构动态特性分析

在多领域统一建模仿真平台MWorks下,采用Modelica语言建立液压起升机构的多场耦合仿真模型,对吊重瞬间离地起升这一典型工况进行动态仿真,分析液压起升机构的动态特性,以及变量泵容积调速系统在减小冲击方面的影响。结果表明,采用建立的仿真模型能够较好地模拟起升机构性能,反映液压耦合的作用,为起升机构的设计提供理论依据。

基于Modelica的起落架半物理仿真设计与实现

飞机起落架系统涉及机械、液压和控制等多个领域,采用传统的单一领域仿真软件无法实现其系统级建模及半物理仿真分析。通过研究建立基于Modelica语言的起落架半物理仿真平台,为起落架系统开发提供统一的多领域系统建模仿真环境,实现了起落架的系统级统一建模,并实现了支持Modelica模型的半物理仿真应用,可以用来指导起落架的总体设计及验证。

支持Modelica模型的半物理仿真系统设计及关键技术

针对当前基于MATLAB/SIMULINK的半物理仿真(Hardware-in-Loop Simulation,HILS)系统中不支持多领域建模、联合仿真模型转换过程复杂且存在误差等问题,提出基于Modelica和建模仿真软件MWorks进行HILS的方法,分析其所涉及的建模方法、实时仿真接口和代码生成等关键技术,并以此为基础构建支持Modelica模型的HILS.以前起落架转向系统和起落架收放系统为应用实例,建立HILS平台,对该方法进行验证.仿真结果表明该方法可行,结果可信度高.

基于Modelica语言的汽车性能仿真分析

采用面向对象的非因果物理建模语言Modelica为建模工具,在dymola多领域仿真平台环境下,将汽车系统进行了模块化划分,通过连接模型库中的部件,建立传统车辆部件模型库,并对汽车循环经济性和动力性进行仿真分析。

基于Modelica的潜液泵系统建模与仿真分析

为研究潜液泵系统的动态特性以及速度限制扭矩控制阀(STC阀)结构参数对阀芯动态性能的影响,在分析其工作原理、数学模型的基础上,采用多领域统一建模语言Modelica,在MWorks仿真软件中构建STC阀子系统、遥控阀组子系统等模型,并将所建立的子系统模型与恒压变量泵、离心泵模型相结合,构造出完整的潜液泵系统模型。利用该模型进行系统仿真,分析STC阀节流孔直径和阀芯质量对阀芯动态性能的影响。研究结果表明:潜液泵系统具有良好的动态特性;STC阀节流孔直径越小,阀芯的运动速度越平稳、速度振荡越小,越能更快达到稳定状态;STC阀阀芯质量越大,阀芯的速度振动越小,运动速度越平稳。

基于Modelica的主动波浪补偿起重机建模与仿真

为研究主动波浪补偿起重机的动态特性和起吊重物质量等关键参数对主动波浪补偿起重机性能的影响,采用多领域统一建模语言Modelica,在MWorks仿真软件中构建二次马达、恒压变量泵、蓄能器、溢流阀和钢丝绳等模型,以构造出完整的主动波浪补偿起重机模型。对该模型进行仿真分析,结果表明:当起吊重物的质量为20 t~160 t时,主动波浪补偿起重机的控制效果较好;当起吊重物的质量达到200t时,重物的补偿位移控制效果相对较差;通过调整PID控制参数可提高起重机起吊重物的质量。

基于Modelica的球杆平衡系统建模仿真

介绍了支持多领域统一建模语言规范Modelica的仿真平台MWorks。使用Modelica语言在MWorks平台上建立了球杆平衡系统模型,并对控制系统的性能做了初步仿真分析。仿真结果表明,用MWorks平台进行球杆系统建模仿真具有建模简捷、仿真效果直观的特点,为进一步设计球杆系统物理样机提供了基础。

基于Modelica的异步电机建模仿真

为进行异步电机涉及的机械、电气和控制等多个领域的整体设计优化和性能分析,对其进行多领域统一建模仿真.基于Modelica在MWorks平台上建立异步电机的元件模型库及整机模型,并进行仿真分析;通过与实验结果的对比验证该模型的有效性.该模型基于多领域建模语言建立,对实现异步电机的多领域统一建模以及整体设计和性能分析提供一种新方法.