【正文】 。 Dymola仿真特性，使 得有可能在幾乎真實的情況下觀看運動。通過工具 Dymola，系統(tǒng)得以建成并且短時間內(nèi)測試?？刂葡到y(tǒng)不是在組件基礎(chǔ)上的模擬，而是通過一系列非線性方程描述。它包括廂體三維機構(gòu)的完整模型。帶有小誤差的要求的流體速率有鏟斗缸供足。下面數(shù)據(jù)表明流體速率控制工作良好。 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間里，泵壓力由鏟斗缸控制。 圖 15給出鏟斗缸的操作。能看出在另一個運動開始或結(jié)束時，活塞的運動沒有重大的改變。從 t= t=。 圖 13給出了三個缸和搖擺的相關(guān)信號，泵流體速率和壓力從 t= t= 和 t=秒到 t=。這也有助于解釋結(jié)果。程序庫元件在目標圖表中能連接起來，根據(jù)模型的本文能得到所需的各種變化。 Modelica的重點是三維機械程序庫和非標準的無縫連接。 例 如 ， 泵流體速率“ [1]=” 是在泵元件的藍色矩形中的信號。例如，格中“ ”是測量孔 metoril的通口的度量壓力。并把它們連接到液壓回路。 對于 LS系統(tǒng)這是不同的。一般， 聯(lián)合體 模型選擇使用圖形模型分解或通過方程式定義模型。它能由液壓程序庫中的元件建立起來，但需要相當多的時間，這在工程的開始是行不通的。 根據(jù)實際元件設(shè)計的全面的模型會大得多。但在開始設(shè)計階段還有其他的想法必須評估。因為只有元件的參數(shù)將改變，一般結(jié)構(gòu)是固定的 。如液壓缸接觸的直線壓力元件。如控制流體速度的參考閥。輸入信號如，挖掘機發(fā)動機的相關(guān)信號由圖框給出。 7． 液壓回路中的程 序庫元件 圖 12中的結(jié)構(gòu)圖是挖掘機模型圖形組成的液壓部分，以下的模型是從專屬的程序庫中選出，連接并輸入?yún)?shù)。圖 12給出了圖形編制的一個例子。許多程序庫主要模型以圖形編制。如一薄層阻力閥或釋壓閥。 所有組件都是分級模擬的，從連接器的確定開始（連接器是油進入或流出元件的通口），帶有兩個口的元件模版如圖。為了現(xiàn)在的問題，使用帶有內(nèi)泄口和外部限定流速的液壓流體源。 打開程序庫后，展示了主要窗口（圖十），雙擊泵圖象打開 所有元件的選項。這些數(shù)學模型包含教科書上的標準模型，也包含對真實元件的運行進行考慮的最先進的，如果輸入口壓力下降到底于大氣壓，輸出的液體就會減小，這樣的普通泵模型就上例子。 6． 液壓程序庫 Hylib 商業(yè) Modelica程序庫 Hylib用于模擬泵調(diào)節(jié)孔，負載補償器，液壓回路缸，所有這些元件是液壓回路的標準元件，能從許多制造商獲得。如圖九所示。例如，質(zhì)量中 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 共 頁 第 9 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 心球。 對于每個組件一 Bodean旗能關(guān)閉默認的 默認的 圖。 淺藍色球代 表質(zhì)量作用點，想象為液壓油缸的系列力元件，通過兩種向?qū)Ψ竭\動油缸（黃色和灰色）來定義。 新的 聯(lián)合體 程序庫的所有組件有內(nèi)部的 默認 定義， 也就是，默認 部分都是通過 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)的閂被錯誤的理解為油缸，油缸的直徑 d相對油缸的長度很小（ d=L/40）。 第一步，在沒 有液壓系統(tǒng)獨立測試時，模擬挖掘機的機械部分，通過連接轉(zhuǎn)換彈簧和代替液壓油缸的合適彈簧慣量來完成。當移動旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)“ rev4”（圖七下面部分中的大紅油缸，表示關(guān)節(jié) RRR裝配部件中三個旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的小紅缸），關(guān)節(jié) RRR部件中左右旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的連接點的位置和定位是已知的，關(guān)節(jié) RRR部件中有非線性代數(shù)回路用以計算連接點運動時產(chǎn)生的 3個旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的角度?！? cy13f”部件圖象上的兩個小球表示有選擇的考慮兩點的質(zhì)量，在沿連接線上的連接點之間的已定距離上，這方便于模擬，只有少計算液壓油缸的質(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)在連接動臂時一起形成一片面回路。特別是液壓油缸的固定關(guān)節(jié)，淡藍球是有質(zhì)量和慣量張量的球體，是用于模 擬挖掘機的相應(yīng)部分，“ cy13f”三個部分是線性力部件，描述兩個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機械翻譯程序庫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)。如果達到最大泵流體速度或泵最大壓力，則附加的閥減少容許壓力差。如果轉(zhuǎn)臂需要 300 MPA的壓力， 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 共 頁 第 8 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 鏟斗需要 300MPA的壓力，則泵輸出的壓力高于 300MPA，這會使轉(zhuǎn)臂油缸產(chǎn)生一個不要的運動。此線路對能量是有效率的，因為泵只輸出所需的流體速率，相對其他線路，油管的損失很小。如果方向閥打開，泵輸出一流體速度導(dǎo)致通過方向閥時產(chǎn)生 15 MPA的壓降。圖四給出了簡圖，關(guān)于這個話題 的更好的介紹已經(jīng)給出。這種想法是使泵有一個流體速率控制系統(tǒng)，因而能準確傳遞所需的流體速率。 4． 負載傳感器 挖掘機通常具有一臺柴油發(fā)動機，兩臺液壓馬達和三臺油缸，為這些消耗機器提供所需的液壓油源的液壓線路上不同的。這個改變是非常 重要的，因為此時活躍的油缸內(nèi)箱轉(zhuǎn)變，這必須由控制系統(tǒng)加以考慮。不僅位置，而且運動也必須考慮。特定的液壓缸使轉(zhuǎn)臂，動臂，鏟斗旋轉(zhuǎn)。它的上面是供操作者坐的車廂，廂體能相對于履帶繞垂直軸旋轉(zhuǎn)，柴油發(fā)動機液壓泵和控制系統(tǒng)卻在里面，另外轉(zhuǎn)臂，動臂。 3． 挖掘機的結(jié)構(gòu) 圖一給出了正在考慮中的特殊挖掘機的簡圖。 學者們打算建立第二類的一個模型，并運行它，但在最少的時間內(nèi)得到第一類的結(jié)論，為了達到此目的，使用了建摸 Modelica， Modelica模擬環(huán)境 Dymola，用于三維機械系統(tǒng)的新Modelica聯(lián)合體 程序庫，和液壓組件的 Modelica程序庫 Hylib，模型包含挖掘機的三維機械結(jié)構(gòu)，動力液壓學的詳細描述和通用的負載傳感控制器。從而判定這個設(shè)計是否符合此任務(wù)的原則要求。挖掘機上平衡閥參數(shù)的優(yōu)化就是一個特殊的例子。建立這種模型很麻煩。 2．模型選擇 模擬一個系統(tǒng)有幾種方法。在控制部分使用一個普通的負載傳感器，由一簡單方程組模擬。 挖掘機的三維組件由新近的，豐富的 Modelica， 聯(lián)合體 程序庫來模擬，這使得可以使用鏟斗運動循環(huán)的分析結(jié)論，并直接考慮液壓缸（也就是動力元件）的質(zhì)量。 模擬包含三維機械和液壓組件的系統(tǒng)是很難的，如挖掘機，一般，兩個不同的模擬 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)字問題和破碎界面。因此，今天在初始階段使用數(shù)字模擬來檢驗不同的想法。對于挖掘機將演示 Modelica有效適用于這種系統(tǒng)的仿真。液壓系統(tǒng)由“負載傳感”控制器控制。 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 共 頁 第 1 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 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 whe