液压系统建模和仿真SimHydraulics

－－液压系统建模和仿真

SimHydraulics是液压传动和控制系统的建模和仿真工具，扩展了Simulink®的功能。使用这个工具可以建立起含有液压和机械元件的物理网络模型，可用于跨专业领域系统的建模。

SimHydraulics提供了构成液压系统的元器件模块库，库中也包括了用于构造其它元件的基本元素模块。SimHydraulics适用于汽车，航空，国防和工业装备等领域中的各种应用，例如自动变速器，舵面操纵系统和重载驱动装置的建模分析。

SimHydraulics同SimMechanics，SimDriveline和SimPowerSystems一同使用，能够支持对复杂机液系统和电液系统的建模，以分析他们相互交联的影响。

主要功能

•液压和液压机械系统的物理建模环境

•超过75个液压和机械元器件模型，包括泵，阀，蓄能器和管路

•基本液压构造元素库，还有基本机械和运算单元

•可定制的常用液压流体工作介质

SimHydraulics可在Simulink下建立液压系统回路的网络模型，模型表达基于ISO1219流体传动系统标准，并且建立的模型可以同机械和控制器模型相

结合。

机械液压和液压系统网络建模

使用SimHydraulics可以建立起完整的液压系统模型，过程如同组建一个真实的物理系统。SimHydraulics使用物理网络方式构建模型：每个建模模块对应真实的液压元器件，诸如油泵，液压马达和控制阀；元件模块之间以代表动力传输管路的线条连接。这样，就可以通过直接描述物理构成搭建模型，而不是从基本的数学方程做起。

SimHydraulics库提供了75个以上的流体和液压机械元件，包括油泵，油缸，蓄能器，液压管路和一维机构单元，大部分商品化元器件都可以找到对应模型。

SimHydraulics的模型符号符合ISO1219流体动力系统标准，SimHydraulics可以自动从模型原理图综合出描述系统行为特征的方程组。SimHydraulics得到的是直接使用Simulink的求解器求解的方程组形式，而不是采用同步仿真方法，这样液压系统模型就完全同其它Simulink模型部分集成在一起。

使用sensor模块在SimHydraulics模型中可以测量任何机械液压特征变量、例如压力、流量、位移、速度和力，然后将这些信号传给标准的Simulink 模块。Source模块可以将Simulink信号赋值给任何机械液压变量。使用Sensor和source模块可以在Simulink中开发全局控制算法，并将它接入到SimHydraulics模型网络中。

SimHydraulics提供了阀，蓄能器，管路，泵，马达，油缸等大部分常用液压

系统元器件

液压系统元器件建模

•标准管路（standard pipeline）包括圆截面和非圆截面类型，主要考虑摩擦导致的压力损失和流体压缩性。

•分段管路（segmented pipeline）考虑摩擦损失，流体压缩性和流体惯性因素，可计算水锤和其他相关效应。

•加入local resistance模块可以描述管路由于拐角，弯曲和截面变化导致的压力损失。

SimHydraulics的作动器和泵模块库可以用来：

•建立理想的机械能-液压能变换器和单出杆/双出杆液压油缸；

•建立液压马达，定量泵和压力补偿变量泵的模型，描述旋转机械与液压系统之间的能量转换

SimHydraulics的阀模块库可以用来：

•建立换向阀模型，包括双通，三通和四通阀，单向阀和先导式换向阀。

•流量控制阀，包括球阀，针阀，蝶阀和压力补偿型流量控制阀。

•压力控制阀，包括减压和溢流类型的阀。

阀模块库还提供了作动机构模型以模拟电磁阀，离散/比例式阀和伺服阀

自定义模型

SimHydraulics基础库提供了基本的流体和机构元素，还有产生和处理物理信号的专用工具。这些模块组合使用可以创建新的元器件模型。

液压构造模块（Hydraulics building blocks）支持基本的液体流动特性建模，定义一个元器件中过硫液体的压力变化同流量变化之间的关系。这些模块描述的基本物理环节中的压力流量关系，包括流体压缩性，惯性，机械摩擦，能量转换和固定/变截面节流。

机械构造模块（Mechanical building blocks）主要描述一维平移和旋转运动。这些元器件的变量同流体系统变量一同时解算。用于机械元器件的sensor and actuator blocks可将SimMechanics和SimDriveline建立的更加详细的机械模型结合进来。

物理信号工具可以产生并处理物理变量信号，诸如流体压力和流量，以及速度，力和力矩。

SimHydraulics提供了流体和机构基本构造元素模块，可创建定制元件模型定义流体属性

SimHydraulics采用十分有效的方法来定义密度，粘度和体积弹性模量——这些关系系统动态特性的流体属性。SimHydraulics提供了18种常用的液压流体介质，例如Skydrol LD¬4，HyJet4A和Fluid MIL¬F¬83828。流体属性使得对温度和含气量影响的计算可以自动进行。用户也可以通过指定流体的关键特征属性来自行定义流体的属性。

SimHydraulics提供了常用的液压工作介质，例如Skydrol LD-4，HyJet4A，Fluid MILF-83828。系统可以通过给定的含气量和液体温度自动计算流体主要

特性

Simulink中跨领域物理建模

SimHydraulics扩展了在Simulink中进行物理建模和仿真的能力。

标准的Simulink模块定义了信号流中输入与输出之间的传递函数。对于诸如控制系统这样的应用，这种方式非常自然，实用和有效。

描述液压系统元件之间的相互影响需要更多的改变。例如，使用单向的信号流不足以表达液压系统网络中的流体运动，其中压力会发生传递并且流动方向也会改变。

使用SimHydraulics，用户可以建立通常所见的控制系统单向信号流框图，然后可以将这部分模型同使用传统Simulink模块建立的物理对象模型和SimHydraulics建立的物理对象模型部分连接起来。

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