本文關(guān)鍵詞：基于Modelica的液壓起重機起升系統(tǒng)的多場耦合建模與性能仿真　出處：《上海交通大學》2012年碩士論文　論文類型：學位論文

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【摘要】：以起重機為典型代表的現(xiàn)代工程機械是一種由多系統(tǒng)、多學科、多領(lǐng)域集成的工程裝備,它是以機械系統(tǒng)為主體,融合控制、電子與液壓等子系統(tǒng)的復雜大系統(tǒng)。此類系統(tǒng)的動力學分析問題主要體現(xiàn)在為剛?cè)狁詈蠙C械多體系統(tǒng)以及集電子、液壓等多領(lǐng)域的復雜系統(tǒng)建立準確的模型,分析多領(lǐng)域系統(tǒng)間的耦合作用對系統(tǒng)性能的影響。傳統(tǒng)的對單一工程領(lǐng)域問題進行研究分析的仿真工具已難以勝任,為準確分析系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和提高產(chǎn)品的動態(tài)特性與綜合性能,有必要對涉及多領(lǐng)域部件的液壓起重機進行統(tǒng)一建模、仿真與優(yōu)化。因此,本文旨在開發(fā)一個通用的部件及子系統(tǒng)的模型庫,以此為基礎(chǔ)工具,在統(tǒng)一建模仿真平臺MWorks上,建立液壓起重機起升系統(tǒng)的包含機械、液壓、控制等領(lǐng)域的多場耦合模型,最終實現(xiàn)對起升系統(tǒng)動態(tài)特性和綜合性能的分析優(yōu)化。 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)對液壓起重機的起升系統(tǒng)按工程領(lǐng)域進行模塊化分解建模,建立的模型庫具有典型性、獨立性、通用性和可連接性的特點。在軟件仿真平臺MWorks下首先對各模塊進行仿真驗證,之后將不同領(lǐng)域模塊連接進行連接實現(xiàn)聯(lián)合仿真,解決液壓起重機起升系統(tǒng)的多領(lǐng)域建模與仿真問題。 首先對液壓起重機起升系統(tǒng)按工程領(lǐng)域進行模塊化分解,將其分解為機械系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和電控系統(tǒng)等模塊,以便采用模塊化建模思想對其進行建模仿真。 在機械系統(tǒng)建模中,基于有限單元理論,針對包含大變形、大轉(zhuǎn)動構(gòu)件的剛?cè)狁詈蠙C械多體系統(tǒng),提出并構(gòu)建了一組非線性的描述起升機構(gòu)運動特性的模塊單元,由于所建立的模型充分考慮了其中的非線性特性,將其與傳統(tǒng)的線性模型進行比較,定性分析非線性對其動態(tài)特性的影響。 在液壓系統(tǒng)建模中,綜合考慮其中的彈性模量、節(jié)流系數(shù)、阻尼系數(shù)、液感、紊流、容腔等非線性因素,建立其非線性數(shù)學模型,基于Modelica語言和MWorks平臺,建立通用化、可重用的液壓元件模型庫。對液壓傳動元件—液壓泵和液壓控制元件—電液伺服閥進行多場建模,涉及電場、磁場、液壓、機械等多場的耦合。將本文建立的模型與實驗數(shù)據(jù)及傳統(tǒng)的線性元件進行比較,驗證元件模型建立的正確性,并定性分析各參數(shù)對其非線性特性的影響。 將以上不同領(lǐng)域模型進行綜合,建立液壓起重機起升系統(tǒng)的多場耦合模型,并進行仿真分析。針對起升時常見的工況進行仿真,分析其動態(tài)特性,以及非線性特性對系統(tǒng)性能的影響。
[Abstract]:The modern construction machinery, which is typically represented by crane, is an engineering equipment integrated by multi system, multi-disciplinary and multi fields. It is a complex system with mechanical system as the main body, and integrates subsystems of control, electronics and hydraulics. The dynamic analysis of such systems is mainly reflected in the establishment of an accurate model for rigid flexible coupled mechanical multibody systems and complex systems including electronics, hydraulics and other fields, and the coupling effect of multi domain systems on the performance of the system is analyzed. Traditional simulation tools for research and analysis of single engineering problems are not competent enough. In order to accurately analyze the system structure and improve the dynamic characteristics and comprehensive performance of products, it is necessary to conduct unified modeling, simulation and Optimization for hydraulic cranes involving multi field components. Therefore, this paper aims to develop a model library of generic components and subsystems, based on unified modeling tools, MWorks simulation platform, a hydraulic crane including mechanical, hydraulic and control field of lifting system of multi field coupling model, finally realizes the optimization analysis of dynamic characteristic of lifting system and comprehensive performance the.
【學位授予單位】：上海交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：TH21

【參考文獻】

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本文編號：1346161