基于Modelica的硫化機(jī)液壓傳動系統(tǒng)建模與仿真.pdf

1、液壓式輪胎硫化機(jī)是一種十分重要的大型機(jī)電裝備,系統(tǒng)集機(jī)械、液壓、電控和熱能等多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域功能單元于一體,跨領(lǐng)域間的耦合作用將對系統(tǒng)的最終性能產(chǎn)生很大影響。隨著系統(tǒng)研究的日益復(fù)雜化,傳統(tǒng)的對單個(gè)工程領(lǐng)域問題的研究分析工具難以勝任；為準(zhǔn)確分析系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和提高產(chǎn)品最終性能,有必要對涉及多領(lǐng)域部件的輪胎硫化機(jī)進(jìn)行跨領(lǐng)域統(tǒng)一建模與仿真研究。
　　 本文采用面向物理對象多領(lǐng)域建模仿真語言Modelica,以模塊化建模技術(shù)對輪胎硫化機(jī)按工程領(lǐng)域

2、進(jìn)行模塊化分解建模。建立的模型庫具有典型性、獨(dú)立性、通用性和可連接性的特點(diǎn),并能在同一個(gè)軟件仿真平臺Dymola下進(jìn)行仿真驗(yàn)證。通過將不同領(lǐng)域仿真模型的聯(lián)合仿真調(diào)試,解決輪胎硫化機(jī)液壓傳動系統(tǒng)的跨領(lǐng)域建模與仿真問題。主要工作包含幾個(gè)內(nèi)容:
　　 對輪胎硫化機(jī)傳動系統(tǒng)按工程領(lǐng)域進(jìn)行模塊化分解,將其分解為液壓系統(tǒng)、電控系統(tǒng)、機(jī)械結(jié)構(gòu)和溫度參數(shù)等模塊,以便采用模塊化建模思想對其進(jìn)行建模仿真；在液壓系統(tǒng)建模中,使用Modelica語言建

3、立了可重用的液壓元件庫--Hydraulic。在此元件庫中,綜合前人的研究并加入了大量自定義的元件模型。在液壓元件建模中,不僅考慮其靜態(tài)特性,而且建立了元件的動態(tài)特性模型。并選取與輪胎硫化機(jī)仿真相關(guān)的液壓傳動元件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)對比,驗(yàn)證所建模型的正確性；在電控系統(tǒng)建模中,使用Modelica語言建立了輪胎硫化機(jī)液壓傳動系統(tǒng)的控制器和電機(jī)仿真模型。其中在控制器的建模過程中,采用Modelica的混雜建模技術(shù),將離散系統(tǒng)的Petri網(wǎng)建模方法和連

4、續(xù)系統(tǒng)的微分方程融合一起,進(jìn)行建模分析。在傳熱系統(tǒng)建模中,對液壓缸的溫度測量數(shù)據(jù)進(jìn)行曲線擬合分析,并對其進(jìn)行周期拓展。并根據(jù)液壓油的黏溫特性和液阻函數(shù),將拓展后的溫度函數(shù)轉(zhuǎn)化為液壓缸泄漏系數(shù)隨時(shí)間變化的仿真模型。
　　 將以上不同領(lǐng)域模型進(jìn)行綜合,建立起來了多領(lǐng)域輪胎硫化機(jī)傳動系統(tǒng)模型,并進(jìn)行仿真分析。并在設(shè)計(jì)位置,對系統(tǒng)進(jìn)行關(guān)鍵參數(shù)的靈敏度分析,得到當(dāng)參數(shù)擾動1％時(shí),對系統(tǒng)的影響大小。最后,將仿真產(chǎn)生的硫化機(jī)運(yùn)動曲線與幾何模型

5、結(jié)合,在3ds MAX軟件中實(shí)現(xiàn)了輪胎硫化機(jī)的仿真動畫,以可視化的方式展示了輪胎硫化機(jī)的整個(gè)運(yùn)動過程,并很好地滿足了廠商的實(shí)際需求。
　　 Dymola/Modelica的強(qiáng)大功能使其能夠在輪胎硫化機(jī)跨領(lǐng)域仿真分析提供了有力支持,本文的工作又是對Modelica軟件在新領(lǐng)域應(yīng)用的有益嘗試。由于文中采用開放系統(tǒng)的思想和技術(shù)來設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)輪胎硫化機(jī)的模塊化建模仿真,使得子系統(tǒng)模型具有良好的通用性和可重用性。所建模型及文中的研究可為進(jìn)一