Simscape Fluids

 

Simscape Fluids

流体系统建模和仿真

 

Simscape Fluids™(以前称为 SimHydraulics®)为流体系统建模和仿真提供组件库。它包括液压泵、阀门、作动器、管道和换热器的模型。您可以使用这些组件来开发流体动力系统,例如前端装载机、动力转向装置和起落架作动系统。使用 Simscape Fluids,还可以开发发动机冷却系统、齿轮箱润滑系统和燃油供应系统。您可以通过 Simscape™ 产品系列中的组件将机械系统、电气系统、热系统和其他物理系统集成到您的模型中。

Simscape Fluids 可帮助您开发控制系统并测试系统级性能。您可以借助基于 MATLAB® 的 Simscape 语言,使用文本定义物理建模组件、域和库,从而创建自定义组件模型。您可以利用 MATLAB 变量和表达式参数化您的模型,使用 Simulink® 设计用于液压系统的控制系统。为了将模型部署到其他仿真环境中,包括硬件在环 (HIL) 系统,Simscape Fluids 还支持生成 C 代码。

流体动力

在建筑设备、生产机械、汽车和航空航天应用中进行作动系统建模。

自定义流体动力系统建模

快速组配液压和气动作动系统模型并比较性能和系统要求。创建阀门、泵和电机自定义模型。添加非线性效应或简化实时仿真模型。

由两个开中心 5 通 3 位换向阀控制的作动系统。

评估热效应

涵盖流体与压力和温度有关的行为。将液压或气动系统连接到热网络,对组件与环境之间的热传递进行建模。评估温度对组件级和系统级性能的影响。

作为差动气缸进行建模的双向作动器。

设计控制算法

在液压和气动系统中进行逻辑建模以控制泵和阀门。使用自动控制调整技术来优化闭环作动系统的性能。识别满足鲁棒性和响应时间目标的控制器增益。

执行粗钻、精钻和扩孔的液压作动机床的模型。

加热和冷却

对电池、汽车、建筑物和其他工业应用进行热管理系统建模。

评估系统架构

快速组配换热器、蒸发器和泵,为自定义热管理系统建模。与控制逻辑集成,并将仿真的性能与系统要求进行比较。在正常和异常工作条件下(包括极端温度和组件故障)自动执行测试。

电池包与带有冷却液通道的冷板的模型。

确定组件大小

在评估系统级性能时,改变管道、泵和换热器的尺寸。将系统级要求映射到组件并定义压降和功耗。找到一组最优的组件,最大限度地提高能源效率。

蒸汽压缩制冷循环模型,其中循环的高压部分在超临界流体区域中工作。

设计控制算法

对选择工作模式的加热和冷却系统逻辑进行建模。使用自动控制调整技术来最大限度地提高能源效率。找到满足鲁棒性和响应时间目标的控制器增益。

带鼓风机、蒸发器、加热器和管道组件的汽车暖通空调系统模型。

流体输送

针对飞机油箱、供水网络、机器润滑组件和其他工业系统的流体输送进行建模。

评估系统架构

快速将管道、泵和油箱组配到流体输送系统中。集成控制逻辑,并将仿真的性能与系统要求进行比较。在预期工作条件下以及极端流速、极端压力和组件故障情况下自动执行测试。

飞机油箱模型与泵站。

确定组件大小

测试系统级性能时,改变泵、油箱和管道的尺寸。将系统级要求映射到组件并定义压降和功耗。找到一组最优的组件,最大限度地提高能源效率。

多泵站供水系统模型。

设计控制算法

针对选择待激活泵和阀门的流体系统逻辑进行建模。将自动控制调整技术应用于流速和填充水平以满足系统要求。识别满足鲁棒性和响应时间目标的控制器增益。

泵驱动冷却回路模型,其中系统温度由恒温器调节。

预测性维护

通过创建用于预测组件故障的算法,最大限度地减少损耗、设备停机时间和成本。

创建稳健的设计

指定组件的失效标准,包括时间、压力或基于温度的条件。进行故障组件建模,例如密封泄露或开孔阻塞。自动配置模型,高效验证故障条件下的设计。

有泄露、阻塞和轴承故障的三缸往复泵模型。

训练机器学习算法

生成训练数据以训练预测性维护算法。在常见和罕见场景下通过虚拟测试验证算法。确保正好在正确的间隔执行维护,减少停机时间和设备成本。

有五个活塞的轴向活塞泵模型。

最小化功率损耗

计算液压和气动组件消耗的功率。确认组件在其安全运行范围内运行。自动仿真特定事件和一系列测试场景,并在 MATLAB 中对结果进行后处理。

一组基于朗肯循环的涡轮系统模型。

虚拟测试

在无法借助硬件原型轻松测试的条件下验证系统行为。

测试更多场景

通过选择变量、设置环境条件和准备试验设计,使用 MATLAB 自动配置待测试的模型。在多核工作站或集群上并行运行一系列测试或参数扫描。

准确预测行为

从数据库导入流体属性并包括冷凝和蒸发等物理效应。自动调整参数以匹配测得的数据。在 Simulink 中自动控制步长和容差,确保获得精确的结果。

带有可变排量泵和固定排量液压电机的静液压传动装置模型。

自动化分析

通过多场景测试设计,评估系统效率。计算 FFT,用来分析设计中的压力振荡。使用 MATLAB 自动实现仿真运行和结果的后期处理。

离心泵供给润滑系统模型。

模型部署

将模型用于整个开发流程,包括测试嵌入式控制器。

测试无需硬件原型

将 Simscape Fluids 模型转换为 C 代码,以便在 dSPACE®、Speedgoat、OPAL-RT 和其他实时系统上使用硬件在环测试,来测试嵌入式控制算法。 通过使用您生产系统的数字孪生配置测试来执行虚拟调试。

液冷式永磁同步电机模型,使用基于能量的建模来避免高频切换,使得该模型适用于 HIL 仿真。

加快优化

将 Simscape Fluids 模型转换为 C 代码以加速单个仿真。通过将仿真部署到单台机器上的多个核、计算集群上的多台机器或云环境来并行运行测试。

两侧自定义缓冲器(缓冲垫)组件的液压缸模型。

与其他团队协作

对包含整个 Simscape 产品系列中提供的高级组件和功能的模型进行调节和仿真,而不需要购买每个 Simscape 附加产品的许可证。将受保护的模型分享给外部团队,避免泄露 IP。

用于柴油发动机喷射系统的喷射器泵的模型。

Simscape 平台

在单一仿真环境中测试以发现集成问题。

对您的整个系统建模

在单一仿真环境中测试集成的电气系统、电磁系统、热系统、机械系统、液压系统、气动系统和其他系统。尽早发现集成问题并优化系统级性能。

根据您的需要定制模型

使用基于 MATLAB 的 Simscape 语言定义自定义组件,根据模型精度需求自定义模块。利用模块化接口创建可重用、参数化的装配件,从而提高效率。

基于布雷顿循环的燃气轮机辅助动力装置 (APU) 模型。

促成设计团队的合作

利用整个系统的可执行规范,让软件工程师和硬件设计师在设计流程早期便可开展协作。使用仿真探索整个设计空间。

飞机环境控制系统 (ECS) 模型,用于调节压力、温度、湿度和臭氧,以保持客舱环境舒适、安全。

MATLAB 与 Simulink

通过在完整系统模型上自动执行任务,更快地优化设计。

使用 MATLAB 自动执行任何任务

使用 MATLAB 自动执行任何任务,例如模型构建、参数化、测试、数据采集和后处理。为常用任务创建应用,提升整个工程团队的效率。

长管道中压力振荡图,对动态可压缩性和惯性效应进行了建模。

优化系统设计

使用 Simulink 在单一环境中集成控制算法、硬件设计和信号处理。应用优化算法为您的系统寻找最佳整体设计。

建筑物内通风管路模型。

缩短开发周期

使用测试和验证工具减少设计迭代次数,从而确保需求的完整性和一致性。通过在整个开发周期持续验证,确保达到系统级需求。

正压式医用呼吸机系统模型。

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