Simulación de bomba hidráulica AMESim
Con el desarrollo continuo de la ciencia y la tecnología, la teoría de la simulación y la tecnología informática, la tecnología de simulación también mejora constantemente. En la investigación científica actual, la tecnología de simulación ha mejorado el nivel de la investigación científica, ha acortado el ciclo de la investigación científica, ha reducido los costos y riesgos de la investigación científica, ha promovido la integración de diferentes campos y ha acelerado el proceso de transformar los resultados de la investigación científica en productividad. Se puede decir que la tecnología de simulación se ha convertido en una tecnología práctica indispensable en la investigación científica.
AMESim, como excelente software de simulación, proporciona un entorno de simulación completo e integral y soluciones para sistemas de ingeniería de fluidos, mecánicos, de control, electromagnéticos y otros.
2 Introducción a AMESim
AMESim (Entorno de modelado avanzado para la simulación de sistemas de ingeniería) es un sistema hidráulico/mecánico basado en diagramas de unión lanzado por la empresa francesa lmag-ine en 1995 Software de modelado, simulación y análisis dinámico de sistemas. Ahora se ha desarrollado a la versión AMESim. AMESim proporciona a los usuarios un entorno de modelado de simulación en el dominio del tiempo para utilizar modelos existentes y/o construir nuevos componentes de submodelo para construir los prototipos reales necesarios para diseños optimizados. Adopta íconos ISO estándar
fáciles de identificar y diagramas de bloques multipuerto simples e intuitivos para facilitar a los usuarios la creación de sistemas complejos y ejemplos de aplicaciones específicas requeridas por los usuarios. Puede modificar los parámetros del modelo y la simulación, realizar simulaciones dinámicas y de estado estacionario, dibujar curvas y analizar los resultados de la simulación. La interfaz es amigable y el funcionamiento es muy conveniente. AMESim permite a los usuarios estudiar las características dinámicas de cualquier componente o bucle con su enfoque amigable y práctico orientado a la aplicación. Esto se puede lograr mediante el concepto de bibliotecas de modelos, que se pueden actualizar y mejorar continuamente mediante la personalización.
Las características básicas de Sim son las siguientes:
(1) Plataforma de simulación y modelado multidisciplinario
AMESim realiza tareas mecánicas, hidráulicas, neumáticas, térmicas, Ingeniería eléctrica, modelado y simulación de sistemas en campos multidisciplinarios como los campos magnéticos. Las conexiones físicas directas entre módulos en diferentes dominios hacen de AMESim un entorno estándar para el modelado y simulación de sistemas en dominios multidisciplinarios.
(2) Método de modelado físico gráfico
Ingenieros y técnicos utilizan AMESim. Los lenguajes de modelado son lenguajes de ingeniería. El establecimiento, ampliación o cambio del modelo de simulación se realiza a través de la interfaz gráfica (GUI). Los usuarios no necesitan compilar ningún código de programa. De esta manera, los usuarios pueden liberarse de complejos modelos matemáticos y centrarse únicamente en el diseño del propio sistema físico.
(3) Potentes capacidades de desarrollo secundario
AMESet en la serie de productos AMESim proporciona a los usuarios una plataforma de desarrollo secundario estandarizada, estandarizada y gráfica: los usuarios no solo pueden llamar directamente a todos los modelos AMESim código, también puede integrar su propio modelo de código C o FORTRAN en el paquete de software AMESim en forma de módulos gráficos.
(4) Solucionador inteligente robusto
El solucionador inteligente de AMESim puede seleccionar automáticamente el mejor algoritmo de integración de acuerdo con las características matemáticas del modelo establecido por el usuario, y el tiempo de simulación cambia dinámicamente el algoritmo de integración y ajusta el tamaño del paso de integración de acuerdo con las características del sistema para acortar el tiempo de simulación y mejorar la precisión de la simulación.
(5) Herramientas de análisis homogéneo
AMESim proporciona una herramienta de análisis completa para facilitar a los usuarios analizar y optimizar sus propios sistemas: análisis lineal_[uso (solución de valores propios del sistema; diagrama de Bode; diagrama de Nichols; diagrama de Nyquist; análisis del lugar de las raíces), herramientas de análisis modal, herramientas de análisis espectral y herramientas de simplificación de modelos.
En la versión 4.2 de AMESim, se agrega la función de animación media AME y AMESim puede convertir automáticamente el modelo creado por el usuario Ames. La biblioteca de mecanismos IM2D se convierte en un modelo de visualización tridimensional y los usuarios pueden ver claramente el movimiento del mecanismo que diseñaron.
Al mismo tiempo, el módulo de función de análisis se agregó en la versión 4.2 y los usuarios pueden realizar directamente análisis experimentales (DOE), análisis de optimización y análisis de calidad en AMESim.
Aunque AMESim es un software maduro, actualmente tiene algunas deficiencias:
(1) El modelo de componente también necesita establecer muchos parámetros.
(2) Los componentes de la simulación son relativamente fijos. Cuando el simulador del sistema requiere un componente especial, requiere experiencia y habilidades de programación muy profesionales, lo que no es propicio para el uso de técnicos comunes. Actualmente, no se puede aplicar a campos más amplios, como la maquinaria de construcción.
(3) Todavía no es lo suficientemente flexible en el procesamiento de señales. Por ejemplo, no es tan sencillo comparar algunas señales o realizar operaciones simples.
3 Aplicación de AMESim en sistemas hidráulicos
AMESim ha establecido especialmente una biblioteca de modelos de simulación estándar para sistemas hidráulicos, como se muestra en la Figura 1 (algunos componentes):
Fig. 1 Biblioteca de componentes hidráulicos estándar
En vista de la diversidad de componentes del sistema hidráulico, la biblioteca estándar no puede cumplir con todos los requisitos de modelado. AMESim proporciona un diseño de biblioteca de componentes básicos HCD (Diseño de componentes hidráulicos). Usando HCD, los usuarios pueden construir modelos hidráulicos que no están disponibles en la biblioteca estándar. Por supuesto, también pueden construir modelos que ya están proporcionados en la biblioteca estándar, como se muestra en la Figura 2 (algunos componentes).
Figura 2 Biblioteca de componentes HCD
A continuación se utilizan dos sistemas hidráulicos específicos para ilustrar la aplicación de AMESim en la simulación de sistemas hidráulicos.
3.1 Simulación de un sistema de cilindro hidráulico controlado por válvula
El diagrama esquemático de un sistema típico de simulación de cilindro hidráulico controlado por válvula con retroalimentación de posición se muestra en la Figura 3. El sensor de desplazamiento retroalimenta la señal de posición del cilindro hidráulico como señal y la compara con la señal dada para obtener la desviación. Después de la amplificación por el amplificador, se utiliza como señal de entrada del proporcional electromagnético de cuatro vías y tres posiciones. Válvula direccional para controlar la apertura de la válvula direccional de cuatro vías de tres posiciones, controlando así el avance o retroceso del vástago del pistón del cilindro hidráulico en proporción.
El proceso de simulación es el siguiente:
Figura 3 Diagrama esquemático del sistema de simulación AMESim del cilindro hidráulico controlado por válvula
Primero ingrese al entorno AMESim, use el boceto modo, y llame a la biblioteca hidráulica proporcionada por el sistema, la biblioteca mecánica y la biblioteca de señales, y establezca el diagrama esquemático del sistema que se muestra en la Figura 3. A continuación, configuramos los valores de parámetros esperados para cada módulo de gráficos en el modelo de simulación en modo de parámetros y, finalmente, podemos obtener los resultados de la simulación ejecutando el modelo de simulación en modo de ejecución.
La figura 4 es una curva de comparación entre la señal dada y el desplazamiento real del cilindro hidráulico. Como puede verse en la figura, la curva real está muy cerca de la curva deseada. Al mismo tiempo, se puede ver que después de la comparación y ajuste de la desviación en los primeros 6 s, el sistema ha alcanzado un estado estable.
Figura 4 Comparación de la señal dada y la curva de desplazamiento real del cilindro hidráulico.
Como se muestra en la Figura 5, durante la etapa inestable del sistema, los caudales de entrada y salida del cilindro hidráulico son muy diferentes. Independientemente de la influencia de otros factores, los resultados de la simulación siguen siendo muy buenos.
Figura 5 Comparación de las curvas de flujo de entrada y salida del cilindro hidráulico
3.2 Simulación de la curva de desempeño de la válvula de control de velocidad proporcional
La válvula de control de velocidad proporcional es una tipo con compensación de diferencia de presión La válvula de control de velocidad proporcional electrohidráulica se compone de una válvula de mariposa accionada directamente por un solenoide proporcional y una válvula reductora de presión diferencial de una etapa dispuesta aguas arriba. El diagrama esquemático se muestra en la Figura 6.
Figura 6 Diagrama esquemático de la válvula de control de velocidad proporcional
Dado que no existe un modelo de válvula de control de velocidad proporcional en la biblioteca de modelos estándar de AMESim, es necesario utilizar HCD para construir un control de velocidad proporcional modelo de válvula. El modelo establecido se muestra en la Figura 7.
Primero, puede utilizar la herramienta Reaplay en AMESim para ver el diagrama del circuito de aceite y verificar si el modelo establecido es correcto como se muestra en la Figura 8 (la flecha en la figura indica la dirección del flujo de aceite). , el diagrama del modelo establecido es correcto. A continuación, establezca los valores esperados para cada módulo y obtenga los resultados de la simulación. La Figura 9 es la curva Q-I de la válvula de control de velocidad proporcional en estado estable.
Figura 7 Diagrama del modelo AMESim de la válvula de control proporcional
Figura 8 Diagrama del circuito de aceite de la válvula de control proporcional
Figura 9 Curva Q-I de la válvula de control proporcional
Utilice la función de procesamiento por lotes de AMESim para comparar el impacto de los parámetros del sistema de válvulas en las curvas de rendimiento. Los dos resortes del sistema de válvula proporcional de control de velocidad tienen una fuerte influencia en la curva de rendimiento. Ajuste proporcionalmente el coeficiente de rigidez del resorte de la válvula de mariposa a 3 ~ 7 N/mm, como se muestra en la Figura 10. Bajo la misma señal de corriente de entrada, la influencia de la rigidez del resorte en la curva de rendimiento es que a medida que aumenta la rigidez del resorte, el caudal a través de la válvula de control de velocidad proporcional disminuye gradualmente.
Figura 10 La influencia de la rigidez del resorte en el rendimiento de la válvula de control de velocidad proporcional
4 Conclusión
AMESim ha abierto una nueva forma de simulación que es efectiva , simple y fácil de implementar. Al mismo tiempo, con sus poderosas capacidades de análisis, tiene la ventaja de ser adecuado para la simulación de conexión directa de modelos multidominio. No solo puede guiar el diseño y desarrollo de nuevos productos, establecer modelos de productos existentes y modificar parámetros, sino también simular fallas y también es muy simple de operar. Es previsible que la tecnología de simulación AMESim tenga una gran vitalidad y se utilice cada vez más en maquinaria de ingeniería.