【正文】 使得能計(jì)算所需的線路來(lái)評(píng)估控制系統(tǒng)。即使存在一個(gè)嚴(yán)重的擾亂。圖 14給出了轉(zhuǎn)臂缸和鏟斗缸的位置和搖動(dòng)角度。并且 ，因此在沒(méi)程序庫(kù)可用時(shí)，控制系統(tǒng)的模型很容易的處理。因?yàn)樗?7個(gè)輸入信號(hào)和 5個(gè)輸出信號(hào)，建立帶有 17個(gè)輸入和 5個(gè)輸出的塊。例如在回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中使用兩泵或單泵。使測(cè)量孔的直徑具體化。當(dāng)為這些基本模型使用文字上的輸入是有道理的。選擇一種 模型時(shí)，還有許多因素要考慮，值得一提的一點(diǎn)是所有模型能被原代碼水平看待，并且可以由從易得文獻(xiàn)得來(lái)的大約 100個(gè)參數(shù)來(lái)證明。移動(dòng)合適的預(yù)設(shè)圖象。這非線性方程系統(tǒng)在關(guān)節(jié) RRR中分解解決，如，一種快速有效的方法。因此，使用補(bǔ)償器來(lái)約束油流體，因此達(dá)到通過(guò)特殊定向伐時(shí)產(chǎn)生 15MPA的壓降，這些補(bǔ)償器可以安裝在定向閥的前面或后面。在傳感器中，使用經(jīng)過(guò)節(jié)孔而產(chǎn)生壓降的方法，孔的阻力是參考值。 圖二表示出油缸所需的壓力是根據(jù)位置確定的，當(dāng)在伸展開來(lái)的情況下，動(dòng)臂油缸中的壓力比收縮的情況高 60%。因此，這種模型必須是方便的， 也就是，對(duì)特殊元件沒(méi)有 詳細(xì)了解時(shí)能在短時(shí) 間內(nèi)建立起來(lái)。這種方法得到要求的結(jié)果，并使得分析問(wèn)題所需的時(shí)間限制在合理的要求內(nèi)。 1． 緒論 一種新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)在開始階段需要一系列決定，這些決定對(duì)最終產(chǎn)品是否成功產(chǎn)生很大的影響。液壓系統(tǒng)由“負(fù)載傳感”控制器控制。 挖掘機(jī)的三維組件由新近的，豐富的 Modelica， 聯(lián)合體 程序庫(kù)來(lái)模擬，這使得可以使用鏟斗運(yùn)動(dòng)循環(huán)的分析結(jié)論，并直接考慮液壓缸（也就是動(dòng)力元件）的質(zhì)量。挖掘機(jī)上平衡閥參數(shù)的優(yōu)化就是一個(gè)特殊的例子。它的上面是供操作者坐的車廂，廂體能相對(duì)于履帶繞垂直軸旋轉(zhuǎn)，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)液壓泵和控制系統(tǒng)卻在里面，另外轉(zhuǎn)臂，動(dòng)臂。 4． 負(fù)載傳感器 挖掘機(jī)通常具有一臺(tái)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，兩臺(tái)液壓馬達(dá)和三臺(tái)油缸，為這些消耗機(jī)器提供所需的液壓油源的液壓線路上不同的。此線路對(duì)能量是有效率的，因?yàn)楸弥惠敵鏊璧牧黧w速率，相對(duì)其他線路，油管的損失很小?！? cy13f”部件圖象上的兩個(gè)小球表示有選擇的考慮兩點(diǎn)的質(zhì)量，在沿連接線上的連接點(diǎn)之間的已定距離上，這方便于模擬，只有少計(jì)算液壓油缸的質(zhì)量部分（質(zhì)量和作用中心） 關(guān)節(jié) RRR組件（圖六右邊）是包含三個(gè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的裝 配元件，其中旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)在連接動(dòng)臂時(shí)一起形成一片面回路。 淺藍(lán)色球代 表質(zhì)量作用點(diǎn)，想象為液壓油缸的系列力元件，通過(guò)兩種向?qū)Ψ竭\(yùn)動(dòng)油缸（黃色和灰色）來(lái)定義。 6． 液壓程序庫(kù) Hylib 商業(yè) Modelica程序庫(kù) Hylib用于模擬泵調(diào)節(jié)孔，負(fù)載補(bǔ)償器，液壓回路缸，所有這些元件是液壓回路的標(biāo)準(zhǔn)元件，能從許多制造商獲得。 所有組件都是分級(jí)模擬的，從連接器的確定開始（連接器是油進(jìn)入或流出元件的通口），帶有兩個(gè)口的元件模版如圖。 7． 液壓回路中的程 序庫(kù)元件 圖 12中的結(jié)構(gòu)圖是挖掘機(jī)模型圖形組成的液壓部分，以下的模型是從專屬的程序庫(kù)中選出，連接并輸入?yún)?shù)。因?yàn)橹挥性膮?shù)將改變，一般結(jié)構(gòu)是固定的 。一般， 聯(lián)合體 模型選擇使用圖形模型分解或通過(guò)方程式定義模型。 例 如 ， 泵流體速率“ [1]=” 是在泵元件的藍(lán)色矩形中的信號(hào)。 圖 13給出了三個(gè)缸和搖擺的相關(guān)信號(hào)，泵流體速率和壓力從 t= t= 和 t=秒到 t=。 兩釘 道 是例外，從 t = 0秒開到 t = 1 s 秒，這表示在這段間隔的時(shí)間里，泵壓力由鏟斗缸控制。控制系統(tǒng)不是在組件基礎(chǔ)上的模擬，而是通過(guò)一系列非線性方程描述。 。它包括廂體三維機(jī)構(gòu)的完整模型。 圖 15給出鏟斗缸的操作。這也有助于解釋結(jié)果。例如，格中“ ”是測(cè)量孔 metoril的通口的度量壓力。它能由液壓程序庫(kù)中的元件建立起來(lái)，但需要相當(dāng)多的時(shí)間，這在工程的開始是行不通的。如液壓缸接觸的直線壓力元件。圖 12給出了圖形編制的一個(gè)例子。為了現(xiàn)在的問(wèn)題，使用帶有內(nèi)泄口和外部限定流速的液壓流體源。如圖九所示。 新的 聯(lián)合體 程序庫(kù)的所有組件有內(nèi)部的 默認(rèn) 定義， 也就是，默認(rèn) 部分都是通過(guò) 聯(lián)合體 系統(tǒng)中的已知定義讀用推導(dǎo)的，例如連接兩旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的閂被錯(cuò)誤的理解為油缸，油缸的直徑 d相對(duì)油缸的長(zhǎng)度很小（ d=L/40）。特別是液壓油缸的固定關(guān)節(jié)，淡藍(lán)球是有質(zhì)量和慣量張量的球體，是用于模 擬挖掘機(jī)的相應(yīng)部分，“ cy13f”三個(gè)部分是線性力部件，描述兩個(gè)連接之間沿著線的力相互作用，這些部件中的小綠方格表示 Modelica機(jī)械翻譯程序庫(kù)中的一維翻譯連接器，他們用于表示兩連接關(guān)節(jié)之間的一維力法規(guī)。如果方向閥打開，泵輸出一流體速度導(dǎo)致通過(guò)方向閥時(shí)產(chǎn)生 15 MPA的壓降。這個(gè)改變是非常 重要的，因?yàn)榇藭r(shí)活躍的油缸內(nèi)箱轉(zhuǎn)變，這必須由控制系統(tǒng)加以考慮。 3． 挖掘機(jī)的結(jié)構(gòu) 圖一給出了正在考慮中的特殊挖掘機(jī)的簡(jiǎn)圖。建立這種模型很麻煩。 模擬包含三維機(jī)械和液壓組件的系統(tǒng)是很難的，如挖掘機(jī)，一般，兩個(gè)不同的模擬 環(huán)境必須連結(jié)在一起，這一般很不方便，導(dǎo)致不必要的數(shù)字問(wèn)題和破碎界面。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 共 頁(yè) 第 1 頁(yè) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ MultiDomain Simulation: Mechanics and Hydraulics of an Excavator Abstract It is demonstrated how to model and simulate an excavator with Modelica and Dymola by using Modelica libraries for multibody and for hydraulic systems. The hydraulic system is controlled by a “l(fā)oad sensing” controller. Usually, models containing 3dimensional mechanical and hydraulic ponents are difficult to simulate. At hand of the excavator it is shown that Modelica is well suited for such kinds of system simulations. 1. Introduction The design of a new product requires a number of decisions in the initial phase that severely affect the success of the finished machine. Today, digital simulation is therefore used in early stages to look at different concepts. The view of this paper is that a new excavator is to be designed and several candidates of hydraulic control systems have to be evaluated. Systems that consist of 3dimensional mechanical and of hydraulic ponents – like excavators – are difficult to simulate. Usually, two different simulation environments have to be coupled. This is often inconvenient, leads to unnecessary numerical problems and has fragile interfaces. In this article it is demonstrated at hand of the model of an excavator that Modelica is well suited for these types of systems. The 3dimensional ponents of the excavator are modeled with the new, free Modelica MultiBody library. This allows especially to use an analytic solution of the kinematic loop at the bucket and to take the masses of the hydraulic cylinders, ., the “force elements”, directly into account. The hydraulic part is modeled in a detailed way, utilizing pump, valves and cylinders from HyLib, a hydraulics library for Modelica. For the control part a generic “l(fā)oad sensing” control system is used, modeled by a set of simple equations. This approach gives the required results and keeps the time needed for analyzing the problem on a reasonable level. 2. Modeling Choices There are several approaches when simulating a system. Depending on the task it may be necessary to build a very precise model, containing every detail of the system and needing a lot of information, ., model parameters. This kind of models is expensive to build up but on the other hand very useful if parameters of a well defined system have to be modified. A typical example is the optimization of parameters of a counterbalance valve in an excavator (Kraft 1996). The other kind of model is needed for a first study of a system. In this case some properties of the pump, cylinders and loads are specified. Required is information about the performance of that system, ., the speed of the pistons or the necessary input power at the pump shaft, to make a decision whether this design can be used in principle for the task at hand. This model has therefore to be “cheap”, ., it must be possible to build it in a short time without detailed knowledge of particular ponents. The authors intended to build up a model of the second type, run it and have first results with a minimum amount of time spent. To achieve this goal the modeling language Modelica (Modelica 2020),