Tema: Analiza si simularea sistemelor neliniare

Tema: Simularea circuitelor hidraulice folosind SimHydraulics din MatlabUniversitatea Tehnica a Republicii Moldova Facultatea Energetica Notiuni generale:SimHydraulics se poate folosi pentru analiza sisteme hidro-mecanice inclusive n regim tranzitoriu. Exist posibilitatea de a crea modele specifice pe lng cele standard din librria Foundation library. SymHydraulics este dezvoltat n special pentru modelarea sistemelor de control cu pistoane ca parte dintr-un sistem de control complex. Modelarea sistemelor fizice SimHydraulics este bazat pe Simscape, platforma de Simulink pentru modelarea sistemelor fizice. Astfel SimHydraulics se integreaz n mediul Simulink/Matlab, diferena dintre blocurile din Simulink i SimHydraulics fiind faptul c pn cnd blocurile din Simulink reprezint blocuri matematice, acestea n SimHydraulics devin blocuri fizice, cu parametrii afereni. Modelele de SimHydraulic au la rdcin modelele Simscape, astfel trebuie adugat la fiecare model cte un Solver Configurator bloc..

Se pot construii modele multidomain conectnd elemente mecanice, electrice i hidrauliceFig. 1 Model multidomainSimHydraulics introducere in modelarea sistemelor hydrauliceIntroducerea blocurilor din cadrul librriei SimHydraulics . Pe lng elemente de la Simscape librria din SimHydralulics include elemente specifice pentru modelarea sistemelor hidraulice care se pot conecta la elemente din Simscape. Astfel structura librriei se regsete astfel:

Fig. 2 Structura de librarii din SimHydraulics Foundation library Conine blocuri de baz pentru sisteme hidraulice, mecanice i fizice. SimHydraulics library Conine elemente avansate hidraulice cum ar fi pompe, robinei, etc. Utiliti library Conine elemente de baz pentru modelarea sistemelor fizice.

Crearea unui model in SimHydraulics

Fig. 3 Schema sistemului hidraulicSchema sistemului hidraulic (fig. 3) conine un cilindru hidraulic care este controlat de un distribuitor. Cilindrul va pune n micare o mas cu legat la un resort i cu fora de frecare viscoas. Partea de putere a schemei este alctuit dint-un motor, o pomp hidraulic i supap de purjare. Pompa este considerat destul de puternic pentru a conine o presiune constant la valv. Astfel va reprezentat pe diagram cu o pomp idealizat.Crearea unui model in SimHydraulicsPentru a crea modelul in Simulink se vor urmrii paii:1. Se deschide librriile Simscape i Simulink 2. Se deschide un model nou din Simulink. File, New. 3. Din Simscape > Foundation Library > Hydraulic> Hydraulic Sensors and Sources se va alege un bloc Ideal Hydraulic Pressure Source, i se va plasa pe modelul nou. 4. Se alege din Simscape > SimHydraulics > Hydraulic Cylinders un Single-Acting Hydraulic Cylinder.

Fig. 4 Sursa, valva, actuatorul si cilindrul5. Pentru valv se va alege din Simscape > SimHydraulics> Valves library o valv 3-Way Directional Valve care se poate gsii n sublibrria Directional Valves respectiv un 2-Position Valve Actuator din Valve Actuators. 6. Ieirea T de la valv este conectat la un tank la presiunea atmosferic. Pentru a modela acesta se va conecta ieirea la o referin hidraulic de la Simscape > Foundation Library > Hydraulic> Hydraulic Elements. Se va conecta i ieirea T de la sursa de presiune la referin.

Crearea unui model in SimHydraulics7. Pentru modelarea sarcinii mecanice se vor alege blocurile Mass, Translational Spring, Translational Damper, Mecanical Translational Reference

din Open the Simscape >Foundation Library > Mecanical > Translational Elements library. Aceste elemente se vor conecta conform figurii urmatoare:8. Pentru vizualizarea caracteristicilor se aduga surse i Scope-ri din Simulink. Pentru interconectare este nevoie de blocuri de conversii de tip Simulink-PS i PS-Simulink. Fiecare model de tip Simscape are nevoie de un bloc Solver Configuration. Pe lng acest bloc se aduga un Hydraulic Fluid bloc pentru a specifica parametrii fluidului din sistem. Legturile se efectueaza conform figurii: Crearea unui model in SimHydraulics

Pentru a modifica parametrii iniiali din sistem se vor urmri paii:

1. Se va modifica parametrii din Simulation > Configuration Parameters(Ctrl+E) Solver la ode15s cu Max step size 0,2. 2. Pentru a selecta fluidul din sistem, se va apela la blocul Hydraulic Fluid. Se va selecta Skydrol 5, cu parametrul 0,002 la Relative amount of trapped air, i 40 la temperatur. 3. Pentru a specifica valoarea de intrare n pompa ideal se va schimba valoarea constantei la 10e5 respectiv la blocul de conversie dup constant se va opta pentru Pa ca i unitate de mrime. 4. Avnd n vedere c la actuatorul de valv parametrul Nominal Signal Value este presetat la 24, se va seta amplitudinea din blocul de sinus la o valoare care este peste valoarea de 50% din valoarea presetat la valv, e.g. 20. 5. Se vor seta parametrii la cilindru i valv conform figurii 5

Fig. 5 Parametrii la cilindru si la valva6. Se va seta valoarea de la blocul de mas la 4,5 kg, coeficientul de amortizarea la 250 Ns/m, iar coeficientul de elasticitate de la resort la 6e3 N/s cu deformaia iniial de 0,02m. 7. Se vor salva modificrile din model. Rezultatul simularii

Pozitia cilindrului cind constanta de elasticitate a resortului este 6000 N/mPozitia cilindrului cind constanta de elasticitate a resortului este 12000 N/mConcluzii:Pornind de la elemente de baz in SimHydraulics se poate de construit modele pentru a analiza caracteristica unor echipamente hidraulice specifice.Acesta contine un set de elemente hidraulice bine dezvoltate fata de cele electrice si mecanice.Parametrii care intervin in ecuatiile de simulare a sistemului depind in mare parte de tipul de fluid utilizat, schimbarea fluidului modifica parametrii globali in sistem.