多功能仿真机（共8篇）
多功能仿真机 篇1
基准源是模拟集成电路极为重要的组成部分, 可调基准源则基于电路中的控制模块, 完成对输出值大小的控制, 从而得到不同的电流或者电压值, 可以在一些工控领域灵活使用。本文采用对AT89C51单片机软件编程, 控制数码管完成电流/电压值的输出显示功能, 在确保系统精度的同时, 使操作过程更加简便、输出结果更加直观。考虑到实用性和安全性, 结合系统设计添加了实时显示系统工作时间功能和温度显示功能。
AT89C51是美国ATMEL公司生产的低电压, 高性能CMOS8位单片机, 片内含4k bytes的可反复擦写的只读程序存储器 (PEROM) 和128 bytes的随机存取数据存储器 (RAM) , 器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产, 兼容标准MCS-51指令系统, 片内置通用8位中央处理器 (CPU) 和Flash存储单元。
1 主要功能和总体设计
本文提到的多功能基准源系统工作电路包含以下几个部分:供电电路、5V基准电压电路、分压电路、控制电路、电压合成电路、电压/电流转换电路和LCD液晶显示电路及警报电路。
各部分电路的简要介绍如下: (1) 供电电路是为芯片及电子元件 (如Op07) 提供工作电压, 也为电压合成电路提供输入电压; (2) 5V基准电压电路是为分压电路、继电器控制电路提供所需要的5V基准电压; (3) 分压电路路是由5个电位器并联构成, 电路两端加5V电压。通过调节这些电位器, 可以分别在b1~b6处得到4V、2V、1V、0.5V和0.25V的电压。 (4) 电压合成电路是该电路由一个加法器和一个反相器构成, 电路中的运算放大器选用OP07。 (5) 控制电路由AT89C51单片机控制, 单片机输出的控制信号控制继电器的开关, 从而完成对各路电压的选通。同时经74LS47译码器将理论的电流输出值在数码管上显示出来, 采用按键作为步进加、步进减的控制按钮。 (6) LCD液晶显示电路及警报电路是通过对AT89C51单片机的软件编程, 把时间和温度显示在1602液晶屏上, 如果温度超过40度, 则向AT89C51发送命令, 蜂鸣器发出警报。本系统总体结构框图如下图1所示。
2 系统软件设计
系统软件设计是多功能基准源设计的核心, 它直接决定基准源的运行性能。本文的系统软件采用C语言编程, 在Keil C环境下进行编译运行, 并且编译后所生成的HEX文件可以加载到Protues ISIS所搭建的电路模型中进行仿真。
2.1 主程序设计
主程序设计思想:控制电路利用单片机编程实现[1]。电流的输出范围是4~20m A, 中间有17个步进。通过软件编程用即可实现5位2进制数表示4~20的所有状态, 并且完成加一、减一和复位功能。
2.2 工作时间子程序和温度显示与报警子程序设计
温度显示与报警子程序设计思想:首先要对1602、DS1302及DS18B20进行初始化, 显示日期时间要读取DS1302日期数据和时间数据;显示温度, 每一次读写之前都要对DS18B20进行复位, 复位成功后发送一条写ROM指令, 然后发送存储器操作指令, 这样才能对DS18B20进行预定的操作。将读取温度数据与之前设定的40℃对应的数据进行对比, 当温度小于40℃时, 程序将仅显示温度;当温度大于40℃时, 蜂鸣器报警。
3 仿真模型搭建及仿真结果分析
Protues ISIS是英国Labcenter公司开发的电路分析与实务仿真软件, 它运行于Windows操作系统上, 可以仿真、分析 (SPICE) 各种模拟器件和集成电路。如图2所示为基于Protues ISIS所搭建的多功能基准源系统的仿真模型, 验证通过软件编程可以实现在液晶屏1602上显示时间和温度, 以及通过数码管显示4~20m A电流的示数、0~5V电压示数。
单片机P3口接译码器74ls47, 译码器的输出连接共阳极数码管, 数码管显示为4~20m A的电流示数, P0.1~P0.4口通过上拉电阻连接到继电器控制电路部分。两个数码管, 上面的为低位, 下面的为高位。当电流为20m A时, 单片机的P0口控制继电器的最高位和第三位吸和, 即分压电路中的4V和1V电压通过继电器开关电路的选通, 在电压合成电路中进行电压合成。但是在Protues仿真软件中的继电器由于与其相连的元器件的影响, 导致电压损耗, 故我们所看到的示数, 小于5V理想电压。系统仿真图中的AT89C51为整个系统的控制核心, 将其编写的程序以二进制的形式烧入后, 它将按照编写的指令运行。通过P2.4、P2.5、P2.6引脚DS1302时钟芯片的联系在一起, 从而控制DS1302的执行方式。P2.7引脚与DS18B20的DQ引脚相连, 从而把DS18B20的温度传送给单片机, 编译后的软件程序以.HEX的文件形式加载到AT89C51单片机中后能够在LCD1602液晶显示器能显示当前时间和温度。上述如图3仿真图所示
4 结论
由于本文采用了AT89C51和DS1302以及温度显示模块DS18B20为核心, 具备时间准确, 功耗低, 增加功能方便, 采用嵌入式单片机进行数字控制, 并结合所采用的电压合成与电压/电流转换电路, 在提供多档位的电压电流值的同时, 提高了基准源精度。同时经过Protues ISIS所搭建的模型进行仿真, 进一步验证了系统软件的合理性, 通过仿真结果显示多功能基准源系统能够满足设计要求。
摘要：本文以AT89C51作为主控制芯片, 结合专业时钟芯片DS1302和温度传感器DS18B20以及LCD1602液晶屏, 设计了一种基于嵌入式单片机的基准源系统。设计完成的多功能基准源, 可以实现17个档位电流电压输出 (420mA, 05V) 、温度显示及报警、工作时间显示及电流/电压显示等功能;设计给出了系统软件的设计流程图;同时以Protues ISIS软件为基础建立了多功能基准源系统的仿真模型, 并进行了仿真, 仿真结果显示该系统能够满足显示和报警功能。
关键词：基准源,AT89C51单片机,时间显示,温度显示,Proteus仿真
参考文献
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仿真交易初显价格发现功能 篇2
虽然，模拟交易和真正的股指期货交易有很大的不同，但仔细观察期货和现货市场的走势会发现不少巧合之处，似乎预示着期货市场确实具备价值发现的功能。这点无论是对于现货投资者还是期货投资者而言都值得引起注意。
我们不妨来观察一下模拟股指期货和指数之间的走势是如何关联的。
比如今年的几次大跌前一天，4个仿真交易合约就开始出现下跌。
2007年4月19日，上证指数开始站上3000点以后的第一次大跳水。当日指数下跌163点，跌幅达到4.5％。而仿真交易在4月18日已提前发出“预警”信号，当天沪深300指数上涨20.96点，但4个仿真交易合约却均以阴线报收，其中0705合约收盘大跌3.4％。
再比如令人难忘的“5·30”，尽管该次调整是因非市场因素引发的一次“措手不及”的跳水，但仿真交易的0707、0709、0712三个合约也在连续上涨后提前一天出现下跌。5月29日，上证指数盘中创下新的高点4335.96点，沪深300指数当天也创出4168.53点的历史新高，但仿真交易表现却明显弱于大盘。其中，0706合约收市涨幅仅为现货指数的一半，0707合约当天下跌153点，而0709和0712合约均下挫1111点。
同时，在几次股指现货大跌的情况下，期货价格却明显走强。比如今年6月4日，当深沪300指数从开盘3804点急跌至3511点收盘时，股指期货仿真交易合约就明显强于现货指数。当日IF0706和IF0707分别报收于3966点和4460点，IF0709报4790点，IF0712报5500点。6月5日，沪深300指数以阳线报收，探底反弹。期货合约价格领先于现货价格，先行企稳。
9月7日现货指数探底回升，期指仿真交易合约开始大幅走高，10月合约达到8.51％的涨幅，12月合约和IF0803合约的涨幅也达到6％左右。双休日过后的9月lO日，现货指数上涨1.56％。
10月25日，深沪300现货指数大跌254.22点，而几个合约当日都以微幅上涨收盘，此后几天连续上涨。10月26日开始，沪深300指数连续收出4根阳线。
一种新型多功能轮椅的研究与仿真 篇3
随着社会老龄化进程的加快以及由于各种疾病、工伤、交通事故等原因造成下肢损伤的人数的增加, 为老年人和残疾人提供性能优越的代步和康复工具已成为整个社会重点关注的问题之一。轮椅是辅助康复和行走不便人群的重要工具, 它不仅是肢体伤残者的代步工具, 更重要的是使他们借助于轮椅进行身体锻炼和参与社会活动。然而目前世面上的轮椅大多功能较为单一, 不能满足使用这多方面的需求。例如有的患者提出: 这些电动轮椅除了作为代步工具外, 最好增加一些功能, 如辅助身体健康锻练, 增加轮椅的乐趣等。
为了更好地满足使用者的需求, 研究了一种新型多功能轮椅, 集普通模式, 锻练模式继和电动模式于一体, 使用者可以根据自身需要在不同的运动模式之间切换, 其中锻练模式下能够帮助使用者进行上肢辅助康复锻练, 同时使患者心理上暗示自己并未完全失去运动能力, 对增加患者恢复的信心起到一定的促进作用。综合利用Pro/E软件和ADAMS虚拟样机软件对轮椅结构设计和动态仿真分析, 并且与理论计算做了对比。
1 多功能轮椅的结构设计
根据轮椅静态参数选取原则, 在符合国家标准的基础上参照我国人体测量数据, 该轮椅各部分几何尺寸的设计参数如表1 所示。
利用Pro/Engineer中的[拉伸]、[旋转]、[扫描]、[镜像]等操作, 根据上一节轮椅的设计参数, 完成轮椅支架、座椅、扶手、两个后轮、两个前轮以及两个前叉的建模, 经装配后得到整个轮椅的实体模型, 如图1 ( a) 所示, 图1 ( b) 为其实物图。
2 系统的总体结构与工作原理
该控制系统采用二级控制结构［1 － 2］, 系统的总体控制结构示意图和实物图分别如图2、图3 所示。
上级采用STC89C52 型单片机为主控制器, 主要用来收集外部输入设备的输入数字信号量和输入模拟量, 按照一定的控制策略和应用协议将控制信息加工成指令通过RS - 232 串口发送给下级计算机。1602LCD用来显示当前轮椅的运动的模式和电动机的运动状态, 其中运动状态主要有三种, 即普通模式、锻练模式和电动模式, 各个模式对应不同的应用。摇杆产生的模拟信号量控制电动机的速度大小和方向。
下级计算机采用Philips公司LPC2136 芯片, 驱动模块采用电动机专用控制芯T MS320LF2407A和直流永磁电动机, 实现两电动机的协调运动, LPC2136 根据接收到的指令的控制信息, 控制直流永磁电动机的转速、方向和电磁开关的开闭。监测模块实时监测电动机的运行状态和故障类型, LPC2136 通过RS - 232 再将电动机状态和故障类型传至单片机通过LCD显示。
3 锻练模块的设计
使用轮椅的人大多是下肢患有残疾而上肢健全, 无论是什么原因引起的肢体残疾而造成的行动不便都会对使用者的心理造成巨大的负担, 甚至从此一蹶不振。根据相关研究表明, 让轮椅使用者自食其力是降低心理压力的最有效方法。通过自主移动轮椅并且在移动轮椅的过程中能够增加上肢力量的锻练, 可以有效的帮助他们从心里上暗示自己并未完全丧失运动能力, 可以像正常人一样生活、锻练, 能够激起他们内心的能量, 以增加他们实现梦想、施展才华的勇气和信心, 可以有效的激发患者的创造力和潜能［3］。
基于上述观点, 给轮椅增加了锻练模式, 该模式下, 通过在轮椅后轮轴处配合一阻尼器, 通过阻尼器的作用增加使用者推动轮椅的力量, 从而达到上述目的。阻尼器与后轮轴的配合是通过齿轮啮合实现的, 阻尼器固定在轮椅后轮轴上方支架处, 在后轮轴上安装有一可移动齿轮, 只要按下操作面板上的控制模式按键就可以移动该齿轮的位置实现与阻尼器的离合, 其示意图如图4 所示。
4 计算与仿真
4. 1 轮椅推力的计算
轮椅受到自重和人体质量以及地面对其支撑反力, 其中自重p1 = 20 kg, 人身质量p2 = 75 kg, 以轮椅为研究对象, Fa, Fb, Fc, Fd分别是来自地面对车轮的支撑反力, 6个力相互平行, 组成空间力系, 如图5。取坐标系xyz, 列出平衡方程如下:
代入数据得:
其中: Fa= Fb, Fc= Fd, 解得:
按照摩擦系数 μ = 0. 3 计算, 则轮子与地面的摩擦力:
即轮椅使用者至少需要99.9 N的力才可以将轮椅推动。
4. 2 仿真模型的建立
4. 2. 1 虚拟样机模型
在ADAMS/View中输入和输出其他应用程序的CAD文件图形, 需要ADAMS/Exchange模块的支持。ADAMS/Exchange模块支持IGES, STEP, DXF / DWG和Parasolid等几种格式图形文件的输入和输出［4］。通过Parasolid的数据格式将Pro/E建好的轮椅三维实体模型及装配体导入到Adams/View环境下, 分别编辑各组件的属性和构成组建元素的属性, 包括名称、颜色、材料属性等信息［5］。轮椅虚拟样机主要由以下几个部分组成: 车身、两个后轮、两个前轮及两个前叉。
4. 2. 2 仿真计算工况的确定
1) 定义约束和驱动
ADAMS / View提供了12 种常用的运动副工具。通过这些运动副, 使模型中各个独立的部件联系起来形成有机的整体。文中轮椅的仿真模型主要用到的运动副有旋转副、固定副。将运动地面与大地之间定义为固定副, 将车架后轴与两个后轮之间定义为旋转副, 将前叉与前轮之间定义为旋转副, 最后在后轮轴与后轮的旋转副上添加驱动力矩［6］。
2) 自由度的计算
机械系统的自由度表示系统中各构件相对于地面机架所具有的独立运动数量。自由度与系统的构件数量、运动副的类型和数量、原动机的类型和数量、其他约束条件有关［7］。ADAMS中自由度 ( DOF) 的计算公式为:
其中, n表示系统的总活动构件数, pi, m表示第i个运动副的约束条件数 (运动副总数) , qj, X表示第j个原动机的驱动约束条件数, 其他约束条件数用Rk表示。本例中共有6个活动构件, 4个转动副, 一个固定副。故自由度
3) 施加配重和定义接触
将模型导入ADAMS后需要给所有零件定义材料属性, 系统会根据所选择的材料自动计算部件的质量和转动惯量。另外, 轮椅使用者自身质量的施加也是仿真模拟现实环境的必要条件, 故将75 kg的质量简化为一球施加在座椅上。部件的重力在建模初始完成设置, 在全局坐标系中设定重力加速度G = 9. 806 65, 方向沿y轴负向为件间的接触力。
4. 2. 3 仿真运行与分析
完成样机建模和输出设置, 在即将开始仿真之前, 需要对模型进行最后的验证, 排除建模过程中隐含的错误, 以保证仿真分析顺利进行。利用模型自检工具, 检查不恰当的连接和约束、没有约束的构建、无质量构建、样机的自由度等。另外在进行动力学分析之前, 先进行静态分析, 以排除系统在启动状态下的一些瞬态响应［8］。
在主工具箱选择仿真工具图标, 在参数设置区设置仿真参数, 设置仿真时间 ( End Time) 为5 s, 仿真步数 ( Steps) 为50, 开始仿真。仿真结束后, 通过ADAMS/Postprocessor模块输出分析结果曲线, 如图6 所示。
从图中可以看出仿真结果与计算结果基本吻合, 即在平路需要100 N左右的力才能将轮椅移动, 而在锻练模式下, 由于增加了阻尼力, 对使用者的上肢驱动力量要求有所增加, 从而达到了辅助锻炼上肢的目的, 同时轮椅的运行平稳性也有所提高, 增加了轮椅的舒适性。
5 结论
经过实验和仿真, 多功能轮椅能很好地完成各种应用模式下的动作: 1) 在普通模式下就相当于一款手动轮椅, 适合在室内等运动范围较小的环境下或他人帮助情况下使用; 2) 锻练模式用于辅助上肢力量的锻练, 以强身健体、增加患者的康复信心; 3) 电动模式下, 以蓄电池作为动力源, 配合有液晶显示、报警、鸣笛、故障检测等预定功能, 能够轻松完成前进、后退、左转、右转、制动等动作, 适合作为代步工具。其中, 在锻练模式下做了理论计算与仿真计算的对比, 结果基本相吻合, 符合预期设计要求, 对使用者上肢力量锻练有所帮助, 轮椅运行的平稳性也有所提高, 同时对增加患者的康复信心也有积极的作用。
参考文献
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多功能仿真机 篇4
随着电子行业的快速蓬勃发展, 我国已成为电子生产制造大国。国际知名电子厂商均在国内设置代工商或者生产基地, 同时本土电子成品生产企业也迅速成长。在消费电子、白色家电, 信息电子等多个生产领域国内生产规模已经占据全球第一。这一迅速发展的市场产生了巨大的人力资源需求, 培养合格的操作从业人员是现场的迫切需求之一。
在SMT生产设备中, 回流焊炉是重要的生产设备之一。回流焊相当于是一个巨大的加热炉, 设备的内部有一个大功率加热电路, 热风系统将空气或氮气加热到足够高的温度后吹向已经贴好元件的线路板, 让元件两侧的锡膏融化后与主板牢固焊接在一起。这种生产方式温度易于控制, 焊接过程中还能避免氧化, 制造成本也更容易控制。由于锡膏加热融合的过程复杂, 需要设备精确地进行温度控制, 所以回流焊炉往往通过设置多个温区来精确控制温度变化, 使得焊接获得最好的焊接效果。
虽然回流焊炉的操作相对简单, 但设备能耗大, 准备周期长。以较低功率的典型9温区回流焊炉, 峰值功率达到40kW以上, 平均功率达到15-20kW以上。每一次从开机到升温完成需要1个小时乃至更长的时间, 而完成降温需要2个小时以上。设备长时间高功率运行带来的成本高昂, 同时操作准备及降温时间长, 时间利用率低, 完成一次实验操作就需要半天的时候, 如果还需要调整, 则用时远远超出了一般培训的时间限制。综上所述, 利用真实设备进行教学培训, 成本高昂, 效率低下。在这种情况下, 相关企业采用3D仿真软件在计算机上模拟真实回流焊炉设备和CAM软件界面进行人员培训, 以解决该矛盾。
2 SMT设备的实际操作
回流焊炉是SMT制造中一项重要设备, 是SMT工艺完成焊接重要步骤。作为回流焊炉的操作使用者日常主要操作有:装载生产档案, 调整设备参数、进行设备维护等。其中装载生产档案和调整设备参数主要利用回流焊炉自带的CAM软件进行重要参数的设置:比如设置轨道宽度, 调整轨道运行速度, 设置加温温区的温度等。而进行设备维护则是在CAM软件支持下对设备进进行相关操作, 比如:清理传送带、清洁加热炉膛、添加高温润滑油、更换加热电路。进行维护操作的时候需要对设备结构或电路布线较为熟悉, 回流焊炉下部为供电电路, 每一个温区的加热模块都有独立的继电器与控制闸刀。日常出现小的供电故障, 需要维护人员及时手动排除, 否则将会引发故障或损坏设备。除了维护以外, 利用测温板对电路各个温区进行温度测量, 绘制实际加温曲线也是生产重要日常性操作。
3 现有仿真存在的问题及改进
现有3D仿真软件产品利用计算机模拟技术和3D动画技术进行回流焊炉的相关动态仿真, 取得了许多有益的成果。但存在两个问题。
其一, 仿真软件仿真了回流焊炉CAM软件界面。使用者操作时与在HELLER、BTU及REHM等品牌的回流炉上操作一致。同时软件提供了温区设置和虚拟加温曲线仿真的功能, 模拟了现场进行回流焊炉温度设置这一重要操作。但目前现有软件界面操作与温度仿真彼此独立, 当改变轨道宽度和传送带速度等参数后, 并不会导致虚拟加温曲线发展变化。这未能体现实际生产中当改变传送速度时, 会影响加热时间, 从而使得加温曲线发展较大变化这一特性。
其二, 3D仿真软件的设计制作者, 缺乏现场回流焊炉工作经验。所以进行3D结构仿真时, 重点放在对设备内部结构展示, 部件连接关系上。但对与实际操作重要的几处细节部分没有涉及。比如现有3D仿真软件普遍没有展示润滑油的加注操作及润滑油相关管路, 没有展示炉膛结构和炉膛炉渣集中区域, 没有展示加热电路线路布置和继电器开关分布。这样的细节缺陷导致使用者通过3D展示, 能泛泛了解回流焊炉内部结构, 找到主要部件内部位置, 但对实际常用操作相关的内部结构知识一无所知, 导致训练效率下降。
针对上述问题, 3D仿真软件应主要在下列方向上加以改进。
第一, 改进数学建模, 在炉温曲线的数学运算模型中加入时间参数, 从而与虚拟操作界面中的传送速度等参数挂钩, 体现与真实设备相近的响应特性。在加温模型中加入时间t, 该参数由传送速度与长度共同决定。而每一温区升温速度tr由电路板初始温度与温区内温的温差所决定。温差越大, 升温速度越快。而经过每一温区后, 电路板实际升温等于升温速度tr乘以时间t, 初始温度加上升温等于电路板经过该温区后的温度。通过引入时间参数, 当改变仿真软件运行速度后, 加温曲线将产生更贴近于实际生产的变化。使用者也将合理控制仿真软件中的设备传送速度, 保证加温曲线符合生产要求。
第二, 构造3D绘图时添加炉膛细节和润滑油加入部分的细节和动画展示。炉膛开闭与高温润滑油加注是实际操作的训项目, 由于实际设备限制训练次数有限, 利用计算机模拟可以进一步提高模拟软件的培训效率。
第三, 3D仿真应加入电路部分的模拟展示, 将加热体、风扇等部件的主要线路及控制开关分布显示在现有回流焊炉3D仿真模型上, 使得3D仿真软件可以用于电气检修相关的培训。利用计算机模拟软件将实际电路布线照片和原理图有效在一起。让培训者能在安全的模拟环境中尽快熟悉设备的电气连接关系, 掌握设备电路原理。
4 结论与展望
回流焊炉是一个现代化的复杂设备, 内部结构复杂。利用计算机模拟技术也仅仅能完成一部分的仿真内容。即使加入改进措施, 仍不能完全精确符合真实的设备运行。目前探讨的不足因素改进的方法虽然能提高仿真性能, 但仍比较简陋, 未来需要进行进一步的探讨与完善。
参考文献
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多功能仿真机 篇5
精密播种是指按照精确的粒数、间距与播深, 将种子播入种沟或种穴, 并覆土。国外精密播种技术已经相当成熟, 其配套的精密播种机械发展的十分完善, 已经在玉米、大豆、棉花、高粱、甜菜等中耕作物的精密播种中得到了广泛使用[1]。常见的种子排种机构有:辊式、带式、窝眼式、圆盘式、气吸式等[2]。针对现有的轮式播种器通用性差和由于播种器边缘部分毛刷毛量不充足而产生的漏种缺点, 本文通过Solidworks软件对该排种机构进行三维建模, 并对排种器进行运动仿真, 得到播种轮的角位移、速度、加速度等参数, 为播种机构的正确设计提供了理论依据。
1 排种器设计与工作原理
通用精密排种器的结构如图1所示, 主要包括播种盒、外槽轮、稻麦轮、大豆轮、毛刷和调节板等。播种器固定在种箱底部, 播种轴套在播种轮中, 通过链传动实现播种轮的转动。为了防止由于毛刷毛量不充足而造成漏种现象, 将油菜种槽设置在播种轮的中间位置, 可以有效的实现精密播种。当播种油菜时, 移动一块调节板挡住稻麦轮和大豆轮。移动另一块调节板, 调节播种轮上种槽和种子接触的间隙即可实现精量播种要求。旋紧螺钉, 使调节板固定, 以防止调节板串位。
2 三维建模与虚拟装配
通用精密排种器的三维模型通过Solidworks建立, 装配采用自底向上的虚拟装配技术。为了实现精密播种, 毛刷与播种轮的位置有较严格的要求, 否则会造成仿真误差或仿真失败。利用Solidworks的装配体干涉检查功能, 可以检查装配体的干涉情况。排种器的装配图如图2所示。
1. 播种盒2.调节板3.压紧块4.调节螺钉5. 毛刷6.稻麦轮7.油菜轮8.大豆轮
3 排种器的仿真
COSMOSMotion是三维软件Solidworks的一个机械运动仿真插件, 它可以对装配好的三维模型进行运动分析, 得出相关的曲线。直观地反映机构的运动和力学性能, 发现设计中的失误, 对其尺寸和结构进行修改完善, 提高产品的设计进程[3]。播种器模型装配完成后, 选择Solidworks中的工具, 选择Solidworks Motion插件。由于3个播种轮之间是镶嵌式连接, 故在播种轮之间添加了3D接触, 如图3所示。播种轮的材料为聚碳酸酯, 设定的参数如下:静摩擦系数μs:0.6;动摩擦系数μk:0.53;转速:52.33r/min。
4 排种器的仿真结果分析
采用COSMOSMotion对设计的多功能排器进行运动仿真, 如图4所示。从图4中可以看出播种轮的角位移曲线, 最大角位移为180°, 符合理论设计要求。播种轮转速越高, 种子产生的离心力越大, 为保证排种器的充种时间及排种质量, 排种盘的转速要合理。图4中显示了当驱动速度为60 r/s时, 播种轮的Z向速度最大, 约为156 mm/s。从图4中可以看到, 播种轮的最大加速度为819 mm2/s, 加速度曲线与速度曲线的趋势一致。
5 结论
5.1 本文通过三维软件Solidworks建立了通用精密播种器的参数化造型, 提高了农业机械优化设计的效率, 缩短了开发时间, 有效地提高了效率。
5.2 通过COSMOSMotion软件对播种轮进行了仿真分析, 为实现精密播种的通用播种器的发展提供了参数依据, 验证了该通用播种轮的理论设计的合理性。
参考文献
[1]胡建平, 毛罕平.精密播种技术的研究与创新[J].农机化研究, 2003, 4:52-54.
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多功能仿真机 篇6
随着科学技术的迅猛发展, 飞机航电系统的综合化程度越来越高, 飞机各系统的信息综合显示在多功能显示器 (MFD, Mult i Function Display) 上, 飞行员学习和掌握其使用的难度越来越大。运用虚拟现实技术对飞机MFD进行模拟仿真, 是解决院校装备教学的重要途径, 也是弥补部队程序性操作练习的有效手段。本文结合笔者在开发某型飞机多功能显示器中遇到的问题, 介绍采用GL Studio建立多功能显示器的一般过程, 结合VC++编程, 对关键技术问题进行阐述。
2、GL Studio简介
GL Studio是DISTI公司开发的用于建立实时、三维、照片级虚拟仿真系统的开发平台。用户以“所见即所得”的方法设计所需人机界面, 并能通过代码编辑器完成一定的逻辑仿真。系统具有代码自动生成功能, 可将用户的设计转换为C++和Open GL代码, 这些代码既可生成.exe文件单独运行, 也可生成.dll文件以组件 (Component) 的形式嵌入到GL Studio或Vega Prime应用程序中[1]。G L Studio的基本使用方法见参考文献[1,3], 这里不再叙述。
3、多功能显示器的仿真与实现
3.1 多功能显示器的框架结构
每种飞机的MFD都是由一定数量的多功能周边键、电源开关、对比度旋钮、亮度旋钮等组成。飞行员通过按压多功能周边键查看不同的子画面, 通常MFD包括十几甚至上百个页面, 但这些画面的显示是互斥的, 同时只能显示一个页面, 为此需要建立一个组 (Group) , 将所有页面设计成独立的组件并置于其下, 电源的开关属性与组 (Group) 的可见属性相对应, 而每一个页面对应一个索引号, 在需要时根据索引号控制其显示或隐藏。框架结构如图1所示:
控制代码如下:
3.2 多功能键功能的实现
在飞机的多功能显示器中, 同一个周边按键其在不同页面下的作用是不同的, 如:在主页面下, 其功能可能是用于切换子页面, 而在某一子页面下, 其功能可能是输入数字, 解决多功能键不同功能响应的最佳方法是采用虚函数的方法, 代码如下:
通过继承使按键L1有了多样性, 可满足多功能键不同功能响应, 也使程序设计模块化清晰。
3.3 子页面的实现
虚拟多功能显示器的每一子页面都应单独做成组件 (Component) , 以方便控制其显示与隐藏。子页面的实现有两种方法:一是图元组合法, 二是纹理法。图元组合是利用GL Studio自带的11种图元, 包括各种线段、多边形和True Type字体对象等, 开发人员可通过拖放方式进行设计;纹理法是用Photoshop对预先拍摄的素材进行处理, 包括均衡化光强、去反射光、去阴影、消除视差效应等, 使照片清晰逼真, 但要求纹理尺寸以2的幂次方为好, 动态部件需分离后单独处理, 而后将纹理载入GL Studio软件平台, 进行仿真设计。经实践发现:图元组合法在程序运行阶段显示清晰度不受窗口大小影响, 而纹理法在窗口放大后, 其清晰度会明显减低。设计完成后便可添加基本行为代码, 控制动态元素的移动、旋转或缩放, 代码如下:
3.4 数据驱动的实现
多功能显示器通常要接收各专业仿真系统生成的数据, 对于单机仿真系统而言, 数据传递通常有两种方法:一是采用属性法 (Properties) , 二是采用共享内存法。采用属性法, 只需要为其设置属性控制函数, 通过调用该函数进行数据传递, 但这种方法对大量数据进行传递时, 编程量过大, 此时可采用共享内存法, 建立和打开共享内存法的方法可参见文献[4]。图2是采用属性法进行数据传递的例子:
3.5 飞行航线的动态显示
显示飞行航线是MFD的一项基本内容, 虽然GL Studio支持动态画线, 但需重载draw () 函数, 并要人工嵌入Open GL语句, 使用不便。在项目开发中, 我们采用预设线段法 (Polygon) , 即在设计时就先画好一条线段, 程序运行后再按航路点位置对其端点位置进行设定, 图3。
航线位置及航路点控制方法如下:
4、结语
在项目开发过程中, 采用GL Studio开发平台, 设计过程“所见即所得”, 建模形象逼真、效率高, 生成代码可读性好, 适用于各型飞机多功能显示器虚拟仿真开发。开发的某型飞机多功能显示仿真系统交互性好、性能稳定、画面清晰、界面美观, 显示信息正确无误, 已用于新装备教学和部队飞行员的程序性练习中, 效果显著。
参考文献
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多功能仿真机 篇7
电力系统规模的不断扩大[1]使得系统短路容量增大, 其故障引起的短路电流必然给电气设备带来巨大破坏[2];同时, 系统中非线性、冲击性负荷造成的电压波动、三相不平衡等问题也使得系统电能质量持续恶化, 敏感性负荷工作可靠性降低[3]。
一方面, 为了有效抑制短路故障给电力系统及用户带来的巨大危害, 传统是在母线上串联电抗器实现限流, 但是此方式存在电压降落和损耗, 且对电网的输电质量有一定影响;此外, 在发生短路故障时, 还会引起瞬态恢复电压, 易将断路器和其他设备损坏[4]。门极可关断晶闸管 (GTO) 开关型固态限流器能够迅速投入限流电感, 响应速度快, 但在快速截断大电流时将产生高压和附加振荡[5]。谐振式限流器在负载电流较大时限流电感较小, 需要的补偿电容很大, 较难投入实际运行[6]。带串联补偿的限流器能够补偿无功功率, 装置利用率高, 但要求保护电路有极快的响应速度, 不能用于高压系统[7]。桥式固态限流器[8]在故障时能够自动串入限流电抗, 但是在电抗充磁过程中会引入谐波电流, 且存在较大损耗。另一方面, 动态电压调节器 (DVR) [9]是一种面向电力负载的串联型电能质量调节装置。常规类型的DVR对基波电压暂升、暂降都有补偿作用。线电压补偿型DVR[10]可以对线电压进行较精确的补偿, 但是对相电压的补偿效果不是十分理想。三相四桥臂DVR[11]除了能够补偿基波电压波动外还能够补偿三相电压不平衡, 具有良好的补偿效果。
本文首先提出了一种新型多功能电力电子限流器 (MF-PECL) 的拓扑结构, 阐述了其电能质量补偿模式下的无差拍[12]稳压控制和闭环比例—积分 (PI) 补偿控制以及限流模式的切换控制;然后, 通过建立其阻抗模型, 分析了所提出新型MF-PECL在限流模式下的阻抗特性;最后, 采用PSIM9.0仿真软件验证了新型MF-PECL在不同运行工况下对短路电流限制与电能质量问题治理的可行性。
1 MF-PECL的拓扑结构和工作原理
本文充分结合DVR和固态限流器的优点提出了一种具有补偿电压暂升暂降、三相不平衡和抑制系统短路电流功能的新型MF-PECL, 其拓扑结构如图1所示。MF-PECL由脉宽调制 (PWM) 型整流器提供直流侧电源, 三相四桥臂串联变流器向电网注入补偿电压;串联变压器二次侧为星形接法, 中性点经输出电感Lo接到第四桥臂输出点o;串联变流器输出采用LC型输出滤波器, 同时输出电抗并连氧化锌避雷器;abc三相桥臂输出点与输出电感之间设置晶闸管控制短路支路, 连接到串联变压器二次侧星形中性点, 同时在支路中串联小电感防止晶闸管开通瞬间的涌流;最后, 在串联变压器一次侧并联晶闸管, 控制旁路电抗支路。
MF-PECL可工作于电能质量补偿与故障限流两种模式。在电网未发生短路故障时, 可以进行基波电压暂升、暂降和三相不平衡补偿。在电网发生短路故障时, 通过触发晶闸管控制短路支路导通, 将串联变流器的输出电感短路到串联变压器二次侧进行限流;如果限流后的电流过小, 灵活控制晶闸管控制旁路电抗支路的导通, 使限流后的电流进行适当放大, 实现与系统继电保护整定值配合。
2 MF-PECL的双工模式机理分析
2.1 电能质量补偿模式
1) PWM整流器控制
由于电网电压存在电压暂升、暂降、三相不平衡等电能质量问题, MF-PECL采用无差拍进行直流侧电压控制, 将电网电压的波动变化引入整流控制中, 有利于减小直流侧电压抖动, 提高控制精度, 便于实现工程离散化。
根据三相电路的基尔霍夫电压方程可以列出其状态微分方程如下:
式中:u (t) 为整流器输出电压;us (t) 为整流器并网电压;Lz和R分别为整流器输出电感和其直流电阻;iz (t) 为整流电流。
设PWM整流器控制采用的载波周期为Tc, 在第k个载波周期采样到的并网电压和整流电流值分别为us (k) 和iz (k) , 整流器交流输出电压为u (k) , 经直流侧电压外环控制得到内环电流指令为iz* (k) , 根据无差拍控制理论, 可认为iz* (k) =iz (k+1) , 近似认为当载波频率较高时, 在一个载波周期内并网电压值都不变, 即us (k) 可看做一个载波周期内的平均值。将式 (1) 所示的微分方程离散化, 得到差分方程:
由式 (2) 可得:
工程中一般用本周期并网电压的采样值us (k) 近似代替us (k+1) , 并通过提高载波频率减小误差, 于是得到简化的无差拍控制差分方程如下:
从式 (4) 可知, 由第k个载波周期的采样值us (k) 和iz (k) 及输出电流指令值iz* (k) , 可求得电压调制波指令值u* (k) , 从而实现对PWM整流器的快速、准确控制。根据无差拍控制的公式可以得到PWM整流器的控制框图如图2所示, 其中U*dc为直流侧电压的稳态指令值, sin表示与电网电压同频同相的单位正弦。
2) 三相四桥臂串联变流器控制
单相桥臂的PI控制如图3所示, 三相桥臂每一相采用PI控制, 捕获电网电压相位, 生成所需要补偿到的相电压的标准正弦指令Uref, 计算电源基波电压Usf, Uref减去Usf得到基波电压的波动指令Ur, Ur除以串联变压器变比k后与二次侧输出Uc相减, 经过PI调节后进行调制得到该相桥臂的PWM信号。若该相线路发生了短路故障, 封锁该相PWM信号, 该相桥臂绝缘栅双极型晶体管 (IGBT) 不再开通。其中, iL为负载侧电流值。
当电网系统发生三相不平衡时, 存在不平衡电流回馈通道才能实现对三相不平衡的补偿。三相四桥臂串联变流器的第四桥臂输出与串联变压器二次侧中性点相连, 将不平衡电流送入直流侧。第四桥臂的电流内环PI控制如图4所示, 其中:ica, icb, icc分别为串联变流器输出电流;ico为第四桥臂输出电流。正常时系统三相处于平衡状态, ica, icb, icc三相电流之和为零;当三相不平衡时, ica, icb, icc三相电流之和不为零, 经过反相后作为流入第四桥臂的电流指令, 再与第四桥臂实际输出电流ico作差进行PI调节, 之后进行三角波调制得到第四桥臂的PWM控制信号。Faulta, Faultb, Faultc表示三相线路的故障信号, 若三相线路都发生了短路故障, 则将第四桥臂也封锁。
2.2 限流模式
限流模式下的单相等效电路如图5所示。以单相限流情况进行说明, 在发生短路故障时, PWM型整流器持续工作在直流侧稳压状态, 以保证系统在自动重合闸时限流器能够尽快投入运行;串联变流器故障相桥臂PWM信号被封锁, 非故障相和第四桥臂持续工作在电能质量补偿模式, 延时delay1待故障相桥臂IGBT彻底关断后晶闸管控制短路支路导通, 故障相桥臂输出电感被短路到串联变压器二次侧, 经过delay2延时后晶闸管控制旁路电抗支路导通, 最终实现串联变流器输出电感与变压器旁路电抗联合限流的效果。
由于串联变压器变比k较大, 输出电感阻抗折算到一次侧的阻抗很大, 限流后的电流可能小于继电保护的动作值, 使短路故障下继电保护不会动作, 通过旁路电抗的投入实现与继电保护的配合。
3 MF-PECL的阻抗特性分析
以单相限流模式来说明, 当电网发生故障时, 串联变流器故障相桥臂的工作脉冲封锁, 其IGBT不再开通, 该相桥臂与PWM稳压模块相当于开路;晶闸管短路支路将故障相桥臂输出电感短路到串联变压器二次侧, 该相桥臂与输出电感之间相当于开路, 各阻抗串入后的等效模型如图6所示。
Z1=ω (L1+L) , ω为基波角频率, L为变流器输出电感, L1为为了防止晶闸管短路瞬间的涌流而串联的小电感, 其值与L相比很小, 所以L1可以忽略, 认为Z1≈ωL。串联变流器LC输出滤波器谐振在高次, 其谐振次数为n, 则nωL=1/ (nωC) , 则1/ (ωC) =n2ωL, 为尽可能滤除开关毛刺使谐振次数n很大, 所以使, 即电容的基波阻抗远远大于输出电感的基波阻抗, 使补偿时流入电容的基波电流几乎为零, icc=ic, 则串联变压器二次侧的阻抗为Z1≈ωL;串联变压器的变比为k, 则串联变压器二次侧折算到一次侧的阻抗为Zeq1=k2ωL。当晶闸管控制短路支路导通后, 输出电感进行限流, 由于变比k较大, , 则Zeq1远远大于Zl和Zs, 短路电流被限制为:
串联变压器的容量应按短路情况下来设计, 进入限流模式后, 串联变压器两端几乎承受全部相电压, 而串联变压器线圈流过晶闸管短路支路控制下的短路电流。串联变压器短路下的容量为:ST=UsiL1。为了安全考虑, 串联变压器同时需要留有一定的裕量。
由于串联变流器的输出电感需要与变流器的输出纹波、跟踪速度等相配合, 不能随意配置, 而输出电感被短路后, 短路电流被限制到继电保护动作值以下, 则继电保护可能无法检测到短路故障, 致使电网虽然发生了短路故障, 但继电保护无法及时切除故障线路, 此时投入晶闸管控制旁路电抗, 旁路电抗与输出电感折算到一次侧的阻抗并联, 实现联合限流。并联后的等效阻抗为:
短路电流被限制在:
由于Zeq
设正常运行时电网最大负载电流为iL0, 继电保护整定动作值为λiL0, 由于线路阻抗Zl和电源阻抗Zs较小, 忽略线路阻抗和电源阻抗, 只考虑限流阻抗, 对旁路电抗L2进行匹配, 限流等效阻抗为:
由式 (6) 、式 (8) 可得旁路电抗大小为:
考虑到不对称短路时, 短路电流的值可能比三相短路稍小, 则L2的值应比计算值偏小一些, 使在不同类型短路故障下都能与继电保护相配合。
4 仿真分析
为了验证本文提出的新型MF-PECL的拓扑结构及双工模式机理、控制方式等的正确性及有效性, 并检验该新型MF-PECL的综合性能, 采用PSIM9.0仿真软件对该限流器应用于10kV中性点不接地的电网系统进行仿真研究, 其仿真具体参数如下:系统电压为10kV, 系统和线路等效阻抗为0.020+j0.314Ω, 串联变压器变比为8∶1, PWM整流器输出电感Lz=1 mH, 直流侧电容为15 000μF, 串联变流器输出电感L=0.5 mH, 滤波电容为40μF, 涌流限制电感L1=0.01mH, 串联变压器旁路电抗L2=23mH, 继电保护整定动作系数λ=7。
以下各仿真图中如无特殊说明, 则负载为线性电阻100Ω。假定最大负载电流为正常额定电流的3倍, IGBT的控制频率采用10kHz, 短路故障的判断采用连续多次线路电流瞬时绝对值大于短路动作电流值进行判断。
4.1 电压补偿
对中性点不接地系统的三相不平衡补偿进行仿真, 仿真波形如图7所示。0.5~0.6s时刻, 系统发生三相不平衡波动, a相电压不变, b相电压幅值跌落1kV, c相电压幅值暂升1kV, 相位无变化。补偿后负载三相电压与电源电压基本相同, 负载电流基本不变, 直流侧电压保持稳定, 限流器a相输出很小, b相输出与电源b相电压同频同相的1kV电压, c相输出与电源c相电压同频反相的1kV电压, 证明该限流器能够补偿系统的三相不平衡, 使负载电压保持稳定, 且未对电网产生不良影响。
4.2 两相接地短路
0.5s时刻, 系统发生ac两相接地短路, 仿真波形如图8所示。中性点不接地系统中限流器能起到很好的限流效果, 限流后短路电流约1 233A左右, 能够与继电保护相配合, 限流器直流侧电压稳定没有冲击, 电网系统非故障相可以持续运行, 不会对系统产生不良影响。
4.3 两相相间短路
0.5s时刻后, 系统ac相发生相间短路, 仿真波形如图9所示, 在中性点不接地系统中, 限流器能对相间短路起到良好的限流效果, 限流后短路电流被限制在1 172A和1 230A左右, 能够与继电保护相配合, 限流器直流侧电压稳定, 且在工作过程中不会对电网产生不良影响。
4.4 三相短路
0.5s时刻, 系统发生三相短路, 仿真波形如图10所示。在中性点不接地系统中, 负载侧电压几乎降落到零, 短路电流被限制在1 367A左右, 能够与继电保护相配合, 限流器直流侧电压保持稳定, 电源电压几乎全部降落在限流器输出端, 可见限流模式下的限流器呈现出了高阻抗特性, 且没有对电网产生不良影响。
5 结语
本文提出的新型MF-PECL结合了三相四桥臂DVR和固态限流器的双重优点, 在不影响系统正常运行情况下实现了对电压暂升暂降、三相不平衡的电能质量问题补偿;同时实现了对各种类型短路故障的限流, 且能够与继电保护的动作值相配合。仿真证明了该拓扑和控制方式的正确性和有效性。此外新型MF-PECL可以根据实际应用于不同电压等级、不同中性点运行方式、不同继电保护动作值的电网, 在优化电能质量和故障限流领域具有较好的通用性和适用性。
摘要：传统故障限流装置常存在利用率低下、功能单一和一定程度上影响系统电能质量的问题。文中结合现有问题与电力电子装置的优势, 提出了一种新型多功能电力电子限流器 (MF-PECL) 的拓扑结构。该拓扑可实现电能质量优化和故障限流的双工模式;通过对绝缘栅双极型晶体管 (IGBT) 和晶闸管支路的控制实现对新型MF-PECL的双工控制与切换控制。通过建立限流器阻抗等效模型, 分析了其限流模式下的阻抗特性。最后, 通过仿真验证了所提出的拓扑结构和控制方式的可行性。
关键词：电力电子限流器,电能质量补偿,故障限流,双工模式,等效模型,阻抗特性
参考文献
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多功能仿真机 篇8
文章第一部分描述了液力变矩器的基本功能。第二部分描述了液力变矩器在锁止离合器打开的工况下的功能仿真模型。第三部分描述液力变矩器在锁止离合器闭锁工况下的功能仿真模型。第四部分描述了液力变矩器的控制仿真模型。整个模型的建立使用MATHLAB/Simulink软件。
1 液力变矩器的功能描述
液力变矩器是由三个部分组成的闭环工作系统:液力变矩器的泵轮与发动机飞轮相连被发动机驱动。液力变矩器的涡轮与变速箱涡轮轴相连。液力变矩器的导轮通过一个单向离合器固定连接于变速箱导轮轴上。泵轮通过离心旋转将ATF油泵入涡轮,涡轮与之对应地通过流道转向推动液流并吸收了液流的能量。导轮通过必要的扭矩反馈将涡轮输出的液流流向重新定向,使之进入泵轮流道。这形成了一个持续完整的闭环。当涡轮转速上升,变矩器内部的流场会逐步形成液流的耦合状态。接近耦合的过程中,作用在导轮上的力会逐步减小并最终在液流耦合点达到0。液力变矩器中液流的耦合通常总是伴随着泵轮与涡轮一定的滑差。滑差的存在伴随着动力的损失以及总效率的降低。伴随着锁止离合器的闭锁作用的介入,当涡轮和泵轮的工作达到耦合时,滑差影响可以去除,使得液力变矩器的效率达到100%。
图1表述了液力变矩器的功能示意图。液力变矩器的泵轮连接发动机驱动轴。同时变速箱中的油泵也由发动机驱动轴通过驱动链驱动。油泵为液力变矩器的锁止离合器提供油压。液力变矩器的涡轮与变速箱的涡轮轴相连。液力变矩器的工作中有2种锁止离合器的工况:锁止离合器打开和闭锁。
2 液力变矩器在锁止离合器打开的工况下的功能仿真模型
当锁止离合器打开的时候,作用在液力变矩器中的扭矩关系可以在图1和图2中描述。公式如下:
扭矩TTCpump和TTCturbine由下列公式计算,形成扭矩T[Nm]转速ω[rad/s]的关系特性:
λTC[-]=液力变矩器的功率因子
ρoil[kg/m3]=油的密度
dTC[m]=液力变矩器流场的直径
μTC[-]=液力变矩器的增扭系数
液力变矩器的功率因子和增扭系数都与液力变矩器的速比vTC[-]对应:
特别要注意的是,在液力变矩器的实际使用中,有一些增益因子是需要考虑的。所以,很多液力变矩器设计商使用以下计算公式:
1-发动机驱动轴驱动油泵的驱动链;2-液力变矩器锁止离合器的油压;3-锁止离合器的摩擦片;4-液力变矩器的泵轮;5-液力变矩器的涡轮;6-液力变矩器的导轮;7-变速箱涡轮轴连接
Cf[10-6kg·m/rpm2]=液力变矩器的容能系数
g[m/s2]=重力加速度
t[-]=放大因子(液力变矩器的增扭系数)=μTC
e[-]=液力变矩器的速比=vTC
在锁止离合器打开工况下,作用在锁止离合器上的实际扭矩和最大可能扭矩可以由如下公式计算:
μsliding_Tclockup[-]=(实际)液力变矩器锁止离合器滑动摩擦系数
μstiction_Tclockup[-]=锁止离合器静摩擦系数
ρTClockup[Pa]=(当前)锁止离合器油压
ATClockup[m2]=锁止离合器有效压盘面积
rm_Tclockup[m]=锁止离合器的摩擦片有效半径
zTClockup[-]=锁止离合器的摩擦片数量
这里选用滑动摩擦力和静摩擦力的区别在于滑动摩擦系数是不随速度变化而变化。
图3描述了在锁止离合器打开工况下TC的扭矩TTC和转动惯量JTC_sum的确定,可如下计算:
3 液力变矩器在锁止离合器闭锁工况下的功能仿真模型
当锁止离合器闭锁的时候,作用在液力变矩器中的扭矩可以在图4和图5中描述。公式如下:
图5描述了在锁止离合器闭锁工况下TC的扭矩TTC和转动惯量JTC_sum的确定,可如下计算:
表1总结了两种闭锁离合器工况下的液力变矩器状态:
锁止离合器的状态由下面的逻辑运算所确定(19)(20)。逻辑表2决定了表3中的锁止离合器状态。
(注:数字'99'表示该状态不存在)
4 液力变矩器的控制仿真模型
在液力变矩器的控制仿真模型中,在液力控制部分,出于简化模型的考虑,油压的大小并没有和变速箱中的油泵的工作相关联,这与实际情况有一定出入。
液力变矩器锁止离合器的闭锁油压取决于控制油路压力的电磁阀的控制电流ITClockup:
电磁阀的控制电流ITClockup由控制液力变矩器的电控模块决定。
在之前的液力变矩器的功能仿真模型部分已经介绍过,由于锁止离合器闭锁的作用,当泵轮和涡轮处于耦合工况时,两者的滑差可以去除。当车速上升达到一定速度诸如20[km/h]时,电控单元会通过电流发出指令给电磁阀要求锁止离合器闭锁。当锁止离合器闭锁时,液力变矩器的销量达到100%。当锁止离合器闭锁,并且车速下降到一定速度诸如15[km/h]时,电控单元会通过发出指令给电磁阀要求锁止离合器打开。
锁止离合器开闭控制的设计是集合在变速箱控制单元TCU内部的。此仿真模型模拟了4种锁止离合器油压控制状态,见表4:
锁止离合器目标油压pTClockup_desired由电流ITClockup计算得到。它与公式(21)中的pTClockup值相同。
5 总结和展望
该论文研究的目的在于建议液力变矩器传动系统的计算仿真模型,有助于对于液力变矩器的选型及功率研究提供一定参考意义。同时该研究还可以扩展到整个传动系统的集成仿真。
参考文献
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