基于Modelica的操舵液压系统建模与仿真

摘要

操舵液压系统一般除了有各种液压阀件和管路外,往往还包括机械、电子、控制、热能等其它领域的元器件。传统的分析方法是采用单一的专业软件,但这样只能对系统的局部或者子系统进行仿真。为了能将含有其它领域元器件的液压系统进行统一建模与仿真,本文以某舰艇的操舵液压系统为研究对象,采用基于Modelica语言的多领域统一建模技术对其进行建模与仿真分析。作为一种面向对象的多领域物理系统建模语言,Modelica可以支持各种专业模型库的开发,并能将模型有效地运用在各种复杂系统的建模与仿真中。
　　本文首先分析了目前液压系统建模与仿真的现状,以及存在的问题和发展趋势,提出了采用多领域建模技术对操舵液压系统进行统一建模的方法。
　　然后根据操舵液压系统元器件的数学模型,在MWorks平台上建立了基于Modelica语言的各元件模型,并形成专用液压元件库。在导入系统的机械部分即操舵装置的三维模型后,搭建成操舵液压系统的整体模型,实现了机械子系统和液压子系统的统一建模。
　　最后,对操舵液压系统模型进行了仿真分析,具体包括:液压系统中各元件的压力脉动分析,液压系统在30℃、60℃和90℃三种不同介质温度下的压力和流量分析,液压系统分别在管路长度为0m、10m和20m以及内径为2cm、3cm、4cm的情况下的工况分析,以及系统控制过程控制的仿真。
　　通过对操舵液压系统脉动效应、温度效应和管路效应的分析得知,仿真结果基本符合实际情况,从而验证了元件模型的正确性以及多领域建模技术在操舵液压领域应用的优势。

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1 绪论

1.1 课题背景及来源

1.2 多领域建模与仿真技术综述1.2.1 多领域建模方法

1.3 基于Modelica的多领域建模技术在液压方面的应用现状

1.4 目前液压系统仿真分析存在的问题与发展趋势

1.5 全文内容概要及结构安排

2 舰船操舵液压系统结构与工作原理

2.1 操舵液压系统结构

2.2 操舵液压系统工作原理

2.3 操舵液压系统主要功能特性

2.4 主要部件说明

2.5 本章小结

3 基于Modelica的操舵液压系统建模研究与实现

3.1 元件模型建立

3.2 部件模型建立

3.3 本章小结

4 基于Modelica的操舵液压系统仿真研究与实现

4.1仿真平台MWorks介绍4.1.1 MWorks简介

4.2 系统仿真分析

4.3 本章小结

5 总结与展望

致谢

参考文献