שיטת מידול וסימולציה לתכנון ראשוני של משאבת תזוזה אלקטרו-משתנה

Summary

מודל סימולציה התומך באופן ספציפי בתכנון ראשוני של משאבת תזוזה אלקטרו-משתנה (EVDP) מפותח ומאומת חלקית על ידי ניסויים. ניתן להעריך את ביצועי הבקרה, החיים, האמינות וכו ', באמצעות המודל המוצע, המכסה את דרישות הביצועים העיקריות תחת משימת התכנון הראשונית של EVDP.

Abstract

מפעילים אלקטרו-הידרוסטטיים (EHAs) נחקרו במידה ניכרת באקדמיה, ויישומיהם בתחומים תעשייתיים שונים מתרחבים. ה-EHA בעל המהירות המשתנה קיבל כעת עדיפות על פני ה-EHA בעל התזוזה המשתנה, אך מנוע הנהיגה שלו והאלקטרוניקה הקשורה אליו נתקלים בבעיות כאשר הם מיושמים ביישומים בעלי הספק גבוה: דינמיקה נמוכה, פיזור תרמי גבוה, מחיר גבוה וכו'. לכן, EHA בעל תזוזה משתנה המצויד במשאבת תזוזה אלקטרו-משתנה (EVDP) נחשב. ה-EVDP עצמו הוא מערכת מכטרונית המשלבת משאבת בוכנה, בורג כדור, תיבת הילוכים ומנוע סינכרוני מגנט קבוע (PMSM). כתוצאה מכך, יש לחקור את ה- EVDP כדי להבטיח את ביצועיו ברמת המערכת כאשר הוא מיושם ב- EHA. בנוסף למחקר הקודם על הפרמטרים הטכניים של EVDP, יש צורך בשיטת תכנון ייעודית כדי להפחית עוד יותר את עלות השימוש ב- EVDP ולחקור את פוטנציאל הביצועים שלו. כאן נבחרה שיטת תכנון ראשונית מבוססת סימולציה של EVDP לתכנון EVDP של 37 קילוואט. ראשית, מודל רב-תחומי שהוצע בעבר של EVDP מורחב על ידי שיפור יצירת הפרמטרים, כולל חיי EVDP, אמינות, מודלי בקרה וכו '. שנית, המודל המוצע מאומת חלקית באמצעות אב טיפוס מוקטן. שלישית, ה- EVDP מדומה ברמת המערכת, הנתמכת על ידי המודל המוצע. ביצועי ה- EVDP מוערכים על פי דרישות העיצוב שצוינו. הטמפרטורה, רוחב הפס והדיוק, האמינות ואורך החיים וכו', כולם צפויים עבור ה-EVDP. תוצאות הסימולציה מדגימות את תחולת ה-EVDP ב-EHA בעל תזוזה משתנה. ניתן להשתמש בשיטת המידול וההדמיה המוצעת כדי להעריך ביצועי EVDP מגוונים ולהגיב לדרישות התכנון הכלליות. השיטה יכולה גם לתמוך בפתרון אתגרי התכנון הראשוניים במונחים של מידע מוגבל ועמידות. לכן, השיטה המוצעת מתאימה למימוש שיטת התכנון הראשונית מבוססת הסימולציה EVDP.

Introduction

מפעילים אלקטרו-הידרוסטטיים (EHAs) מקבלים עניין גובר ביישומים כגון מכבשים תעשייתיים, מכונות ניידות גדולות, מניפולטורים של מנוף ובקרת מטוסים ראשונית בשל שילוב היתרונות שלהם הן של מפעילים חשמליים והן של מפעילים הידראוליים¹. ניתן לזהות שני סוגים בסיסיים של EHAs: EHAs במהירות משתנה ו- EHAs תזוזה^{משתנה 2}. נכון לעכשיו, EHA במהירות משתנה פופולרי יותר מאשר EHA תזוזה משתנה בשל היעילות והפשטות הגבוהה יותר שלה. עם זאת, יחד עם רמת ההספק הגבוהה יותר של ה- EHA, הדרושה בכלי רכב כבדים, כגון רכבי שיגור כבדים³ וצוללות⁴, המנוע המניע והאלקטרוניקה הנלווית של ה- EHA במהירות משתנה יש בעיות הקשורות לדינמיקה נמוכה, פיזור תרמי גבוה, מחיר גבוה וכו '. לכן, EHA בעל תזוזה משתנה נשקל מחדש עבור יישומים אלה בהספק גבוה (>30 קילוואט), שכן השליטה שלו מתממשת באמצעות התקן בהספק נמוך המווסת את תזוזת המשאבה.

אחד החששות העיקריים שמונעים מ-EHA בעל תזוזה משתנה להילקח בראש סדר העדיפויות הוא יחידת בקרת תזוזת המשאבה המסורבלת שלה, שהיא עצמה מערכת הידראולית מלאה הנשלטת על ידי שסתומים. משאבת התזוזה האלקטרו-משתנה (EVDP) הוצעה לטפל בבעיה זו באמצעות יחידת בקרת תזוזה חשמלית קומפקטית. עיצוב זה משפר את הקומפקטיות, היעילות וכו ', של ה- EHA בעל התזוזה המשתנה, אשר פותר את החולשה הקודמת במידה מסוימת. לכן, ניתן להקל על השימוש ב- EHAs בעלי תזוזה משתנה עבור יישומים בהספק גבוה באמצעות EVDP החדש שהוצע. עם זאת, המורכבות של ה- EVDP גדולה משמעותית בהשוואה למשאבת התזוזה המשתנה הקונבנציונלית הנשלטת באופן הידראולי מכיוון שהיא משלבת רכיבים ממספר דיסציפלינות חדשות. כתוצאה מכך, התגלו פעילויות מחקר ספציפיות המבוססות על EVDP. קבוצת המחקר שלנו התחילה את מחקר EVDP⁵ והמשיכה לפתח אותו⁶. ליו פיתח את ה- EVDP ליישומי EHA וביצע בדיקות ניסיוניות⁷. חלק מהחברות ההידראוליות מספקות גם מוצרי EVDP. בנוסף למחקר לגבי הרכיבים הטכניים של ה- EVDP, שיטת התכנון לתגובה לדרישות יישום אמיתיות משמעותית גם לשיפור יכולת ה- EVDP על ידי הפחתת העלות של שימוש ב- EVDP וחקר פוטנציאל הביצועים שלהם. לפיכך, שיטת תכנון ראשונית ספציפית של EVDP נחוצה למיטוב פשרות בביצועים ברמת המערכת שלה על ידי ניתוח הדיסציפלינות המצומדות שלה. התכנון הראשוני מבוסס הסימולציה מעניין סוג זה של צימוד רב-תחומי של מוצרים מכטרוניים⁸.

למרות שלא הוצעו מודלים ספציפיים של סימולציה לתכנון ראשוני של EVDP בשל היותו רעיון חדש שהוצע, הושקעו מחקרים רבים במוצרים מכטרוניים קשורים. מודל EHA דינמי נבנה כדי לייעל את ביצועי המשקל, היעילות והבקרה בתכנון ראשוני⁹, אך אורך החיים, האמינות, המאפיינים התרמיים וכו ', לא היו מעורבים, שהם מדדי ביצועים חיוניים שיש לקחת בחשבון בתכנון ראשוני. מודל EHA דינמי נוסף שימש גם כדי לייעל את העלות, היעילות וביצועי הבקרה¹⁰, ולאחר מכן פותח מודל תרמי כדי להעריך את המאפיינים התרמיים של ה- EHA¹¹ הממוטב, אך האמינות ואורך החיים לא נלקחו בחשבון. הוצגה שיטת תכנון ראשונית מקיפה של מפעיל אלקטרו-מכני (EMA)¹². מודלים ספציפיים עם פונקציות שונות המסוגלות לנתח מאפיינים שונים הוצעו לשיטה זו, וגם מודלים של אמינות ואורך חיים פותחו¹³. ניתן היה להעריך בזאת את החוזק המכני, יכולת הכוח, הביצועים התרמיים וכו ', אך ביצועי הבקרה לא היו מעורבים. שיטת תכנון ראשונית נוספת של EMA השתמשה במודל EMA דינמי ובמודלים נלווים של גודל רכיבים¹⁴. העלות, המשקל, חיי העייפות, יכולת הכוח, האילוצים הפיזיים וכו', היו מעורבים בניתוח הסימולציה, אך האמינות וביצועי הבקרה לא נכללו. מודל דינמי הוצע לתכנון אופטימיזציה של רכבת הנעה היברידית הידראולית¹⁵. ניתן היה לדמות את יכולת ההספק, היעילות, הבקרה וכו ', אך האמינות והחיים לא נלקחו בחשבון. הוצעו מודלים לניתוח מערכת הפעלה של בקרת טיסה מבוססת EHA, שבמסגרתה נעשה שימוש במשוואות העברת כוח פשוטות ובפונקציות משקל¹⁶. בהתחשב בכך שהדגמים שימשו לניתוחים ברמת הרכב וברמת המשימה, כיסוי התכונות המוגבל של הדגמים היה מתאים. כמרכיב מרכזי ב- EHA, מנועי סרוו משכו תשומת לב נפרדת לגבי מידול ועיצוב, והתוצאות מאלפות גם לפיתוח מודל EHA. רשתות תרמיות, מודלים של משקל וכו ', יכולים להיחשב גם עבור מידול EHA 17,18,19. הספרות הנסקרת מצביעה על כך שגם בהתחשב בתוצאות ממוצרים הקשורים ל- EVDP, המודלים שפותחו אינם מנתחים את כל תכונות הביצועים המשפיעות של המוצרים עבור העיצוב הראשוני. ביצועי הבקרה, הביצועים התרמיים, האמינות ואורך החיים הם התכונות שהוזנחו ביותר בבניית הדגמים. לכן, מאמר זה מציע חבילת מודל המסוגלת לנתח את כל תכונות הביצועים המשפיעות ביותר עבור העיצוב הראשוני של EVDP. ניתוח הסימולציה מוצג גם כדי להמחיש טוב יותר את פונקציות המודל. מאמר זה הוא הרחבה של פרסום קודם²⁰, שכן הוא משפר את יצירת הפרמטרים, כולל את מודל החיים, מודל האמינות ומודל הבקרה, מייעל את עלות החישוב, מאמת את המודל ומבצע ניתוח סימולציה מעמיק וכו '.

יחידת הבקרה ההידראולית הקונבנציונלית של משאבת בוכנה בעלת תזוזה משתנה מוחלפת במפעיל חשמלי כדי לשפר את הקומפקטיות ולהפחית את פיזור החום, כפי שמוצג באיור 1. המפעיל החשמלי מורכב מברג כדור, תיבת הילוכים ומנוע סינכרוני מגנט קבוע (PMSM). המפעיל החשמלי מחבר את לוחית השטיפה באמצעות מוט כדי לווסת את תזוזת המשאבה. כאשר הוא מיושם ב- EHAs, המיקום הסיבובי של לוחית ה- EVDP נשלט בלולאה סגורה הנשלטת על ידי ויסות ה- PMSM. המפעיל החשמלי משולב עם משאבת הבוכנה במקרה הדדי כדי ליצור מרכיב אינטגרלי. תכנון זה מטביע את המפעיל החשמלי בנוזל העבודה ומחזק בזאת את אפקטי הצימוד הרב-תחומיים.

מכיוון שה-EVDP הוא מוצר מכטרוני טיפוסי מרובה תחומים, העיצוב הראשוני שלו ממלא תפקיד חיוני באופטימיזציה של פשרות בביצועים ברמת המערכת שלו ובהתוויית דרישות תכנון הרכיבים. התהליך מודגם באיור 2 בהתבסס על ערכת התכנון מבוססת הסימולציה^10,12. שלב 1 מנתח תחילה את ארכיטקטורת ה-EVDP שנבחרה, כמו באיור 1, ומסכם את הפרמטרים של התכנון בהתבסס על דרישות הביצועים שצוינו. לאחר מכן, משימת העיצוב הופכת בדרך כלל לבעיית אופטימיזציה כדי לחקור את מיטוב הביצועים של EVDP. זה מתבצע על ידי המרת פרמטרי העיצוב למשתני אופטימיזציה והמרת דרישות הביצועים למטרות ואילוצים. ראוי לציין כי יש לסווג את הפרמטרים העיצוביים לקטגוריות פעילות, מונעות ואמפיריות. רק הפרמטרים הפעילים משמשים כמשתני אופטימיזציה בשל תכונות העצמאות שלהם. שתי הקטגוריות האחרות נוצרות באופן אוטומטי על ידי הערכה מהפרמטרים הפעילים. לכן, שלב 2 מפתח את מודלי ההערכה של הפרמטרים המונעים והאמפיריים. כלי הערכה אלה משמשים בכל איטרציה של האופטימיזציה, כמו גם בשלב 5 לגיבוש כל הפרמטרים הנדרשים לסימולציה. שלב 3 בונה את מודלי החישוב עבור כל מטרת אופטימיזציה או אילוץ, המשקף את הביצועים הנדרשים. מודלים אלה צריכים להיות יעילים מבחינה חישובית; אחרת, עלות חישוב האופטימיזציה תהיה בלתי מתקבלת על הדעת. שלב 4 מבצע את חישוב האופטימיזציה, שהוא בדרך כלל רב-תכליתי ורב-תחומי. הוא עוסק גם באי הוודאות בפרמטרים בשלב התכנון הראשוני. שלב 5 בונה מודל כולל של ה-EVDP המתוכנן ומשתמש בו לאימות תוצאות האופטימיזציה על ידי הדמיית ה-EVDP תחת מחזורי עבודה טיפוסיים. מודל זה הוא הכלי האולטימטיבי להערכת תוצאות התכנון הראשוניות. לכן, מודל זה צריך להיות בעל הנאמנות הגבוהה ביותר ולכלול את כל המאפיינים המשפיעים בסגנון צימוד הדוק. לבסוף, מתקבלות תוצאות הביצועים הראשוניות של התכנון ותוצאות הממדים ברמת המערכת.

מאמר זה מתמקד בשיטת מידול המערכת וההדמיה של EVDP, הכוללת ביצוע ניתוח הפרמטרים בשלב 1 והשלמת שלבים 2 ו-5. ראשית, הפרמטרים של העיצוב נגזרים על סמך ארכיטקטורת EVDP ודרישות התכנון, והם מסווגים לשלוש קטגוריות משנה. שנית, מודלי האומדן עבור הפרמטרים הלא פעילים מפותחים על בסיס חוקי קנה מידה, קטלוגים של רכיבים, פונקציות אמפיריות וכו '. שלישית, המודל הכולל של ה-EVDP נבנה באמצעות משוואות צימוד רב-תחומיות ותת-מודלים נוספים של אורך חיים ואמינות, והמודל מאומת חלקית על ידי ניסויים. לבסוף, תוצאות הגודל הקודמות מיובאות למודל הבנוי כדי לבצע ניתוח סימולציה תחת מחזורי עבודה טיפוסיים. הביצועים ברמת המערכת מסיקים על סמך תוצאות הסימולציה. רגישות הפרמטרים ועמידות העיצוב מוערכים גם הם. כתוצאה מכך, מאמר זה מפתח שיטת מידול וסימולציה ספציפית לתכנון ראשוני של EVDP. הביצועים של ה-EVDP ליישום ב-EHA צפויים באופן מקיף. השיטה המוצעת עומדת ככלי מעשי לפיתוח EVDPs ו- EHAs בעלי תזוזה משתנה עבור יישומים בהספק גבוה. ניתן להתייחס לשיטה גם לפיתוח כלי סימולציה לסוגים אחרים של מוצרים מכטרוניים. ה- EVDP במאמר זה מתייחס למשאבת התזוזה המשתנה הנשלטת אלקטרו-מכנית, אך משאבת התזוזה המשתנה הנשלטת אלקטרו-הידראולית אינה נכללת בתחום מאמר זה.

Protocol

הערה: Matlab ו- Simcenter Amesim (המכונה להלן פלטפורמת סימולציית מערכת) שימשו בפרוטוקול זה והם רשומים בטבלת החומרים. עם זאת, הפרוטוקול המוצע אינו מוגבל ליישום בשני יישומי תוכנה אלה.

1. בחירה וסיווג של הפרמטרים של עיצוב EVDP (שלב 1 באיור 2).

1. פרק את הארכיטקטורה של ה-EVDP באיור 1 ליחידת משאבת בוכנה, בורג כדור, תיבת הילוכים, PMSM ובקר. בדוק את דרישות הביצועים של EVDP.
   הערה: במיוחד במאמר זה, הדרישות כללו קיבולת הספק, ביצועי בקרה, ביצועים תרמיים, אורך חיים, אמינות, יעילות ומשקל.
2. סכם את פרמטרי הגודל והמפרטים של רכיבי ה- EVDP. נתח את הפרמטרים והמפרטים ובחר את אלה הקשורים לדרישות הביצועים שצוינו של EVDP.
   הערה: הפרמטרים והמפרטים של הרכיבים שנבחרו הם פרמטרי התכנון בתכנון הראשוני של EVDP, כפי שמוצג בטבלה 1. טבלה 1 כוללת גם את תוצאות סיווג הפרמטרים שהתקבלו באמצעות שלב 1.3.
3. סווג את פרמטרי העיצוב לקטגוריות פעילות, מונעות ואמפיריות²¹, כמפורט בטבלה 1²⁰.
   1. הקצה את הפרמטרים או המפרטים הבלתי תלויים המייצגים ביותר של כל רכיב לקטגוריה הפעילה.
   2. הקצה את הפרמטרים שניתן לגזור מהפרמטרים הפעילים לקטגוריה המונעת.
   3. הקצה את הפרמטרים האחרים המחושבים באמצעות פונקציות אמפיריות לקטגוריה האמפירית.
      הערה: ההתנגדויות התרמיות הן קבוצת הפרמטרים למידול רשת תרמית. כל נתיב תרמי מוקצה עם התנגדות תרמית. הכמות והערכים של הפרמטרים התרמיים נקבעים לבסוף על ידי ארכיטקטורת הרשת התרמית.

2. פיתוח מודלי ההערכה של הפרמטרים המונעים והאמפיריים (שלב 2 באיור 2).

הערה: בצע את מודלי האומדן של הפרמטרים המונעים והאמפיריים באמצעות Matlab בהתבסס על השיטות הבאות. סקריפט בודד בנוי עבור כל פרמטר מונע או אמפירי.

1. הערך את המשאבה ואת הפרמטרים המונעים על ידי מנוע מהפרמטרים הפעילים באמצעות חוקי קנה^{המידה 22,23}.
   הערה: הפרמטרים של המשאבה והמניע מונעי המנוע הם בעיקר גיאומטריה או הקשורים למשקל, אשר בדרך כלל עומדים בדרישה של קווי דמיון בין חומרים וגיאומטריה לשימוש בחוקי קנה מידה.
   1. הגדרת יחס קנה המידה של פרמטר רכיב שרירותי אחד x כ:
      (1)
      כאשר x הוא הפרמטר הנוגע בדבר ו- x_ref הוא הפרמטר המתאים של רכיב הפניה. התייחס לפרמטרים הפעילים והמונעים לממד האופייני של הרכיב כ:
      (2)
      כאשר Y* הוא יחס קנה המידה של פרמטר פעיל אחד או מונע, l* הוא יחס קנה המידה של הממד האופייני של הרכיב, ו- α הוא המקדם של יחס קנה המידה.
   2. התייחסו כל פרמטר מונע של הרכיב לפרמטר הפעיל על ידי שילוב המשוואה המתאימה (2) של הפרמטר המונע הספציפי והפרמטרים הפעילים.
      הערה: חלק מהתוצאות המוצגות הן^22,23:
      (3)
      כאשר סמלי המשוואות מתייחסים לטבלה 1. עיין בטבלת החומרים לקבלת פרטי משאבת הבוכנה והמנוע המשמשים בפרוטוקול זה.
2. הערך את הפרמטרים המונעים עבור תיבת ההילוכים ואת בורג הכדור מהפרמטרים הפעילים באמצעות קטלוגים של רכיבים.
   הערה: הפרמטרים הפעילים של תיבת ההילוכים ובורג הכדור הם ערכים בדידים. וריאציה מתמשכת של הפרמטרים הפעילים אינה אפשרית בשל אילוצי מנגנון או עלויות גבוהות. לכן, שימוש בתיבות הילוכים מהמדף או בברגים כדוריים עדיף.
   1. הערך את הפרמטרים המניעים של תיבת ההילוכים על-ידי חילוץ פרמטרים אלה מגליון הנתונים של תיבת ההילוכים המתאימים ביותר ליחס המוגדר ולמומנט הנומינלי. במיוחד בנייר זה, ראש ההילוכים (טבלת החומרים) שימש לבניית ספריית תיבת ההילוכים בתוכנת Matlab. השתמש במומנט הנומינלי לפני היחס המוגדר להתאמת תיבת ההילוכים בהתבסס על שיטת ארגון התיק של ראש ההילוכים שצוין (טבלת חומרים).
   2. הערך את הפרמטרים המונעים עבור בורג הכדור על-ידי חילוץ פרמטרים אלה מתוך גיליון הנתונים של בורג הכדור המתאימים בצורה הטובה ביותר לעופרת המוגדרת ולעומס הנומינלי. במיוחד בנייר זה, בורג הכדור (טבלת חומרים) שימש לבניית ספריית בורג הכדור ב- Matlab. השתמש בעומס הנומינלי לפני ההפניה המוגדרת להתאמת בורג הכדור בהתבסס על שיטת ארגון התיק של בורג הכדור שצוין (טבלת חומרים).
3. הערך את יעילות המשאבה, תיבת ההילוכים ובורג הכדור לפי פונקציות אמפיריות.
   הערה: פרמטרי היעילות אינם מסופקים על ידי גיליונות הנתונים של המשאבה, תיבת ההילוכים ובורג הכדור, ולכן הם מוערכים על ידי שיטה מבוססת פונקציה אמפירית.
   1. נניח שהיעילות הנפחית של המשאבה והיעילות המכנית של המשאבה בנקודת העבודה הנומינלית הן 0.95 ו-0.90, בהתאמה. השתמש בשני ערכים אלה כדי להתאים לפונקציות האמפיריות של הדליפה והחיכוך הצמיג בנקודת העבודה הנומינלית, כמו במשוואה (4) ובמשוואה (5)²⁴. לאחר מכן לגזור את המקדמים, E_pv ו- E_pm של הפונקציות האמפיריות. כתוצאה מכך, השתמש בפונקציות האמפיריות הנגזרות כדי לדמות את מאפייני היעילות בתנאי עבודה מלאים:
      (4)
      (5)
      כאשר Δp הוא הפרש לחץ המשאבה, T_po היא הטמפרטורה של השמן במשאבה, D_p היא תזוזת המשאבה המיידית, ו - S_p היא מהירות המשאבה.
      הערה: את נתוני היעילות בנקודת העבודה הנומינלית של משאבות המדף ניתן לקבל מהיצרן, למרות שזה לא היה המקרה במאמר זה. לאחר מכן, ניתן להשתמש בנתוני היעילות במקום בנתונים המשוערים כדי לשפר את הנאמנות. המקדמים הנגזרים, הנמצאים תחת נקודת העבודה הנומינלית, מווסתים עוד יותר על פי תנאי העבודה המיידיים (כלומר, התזוזה והטמפרטורה).
   2. השתמש בנתוני היעילות המרבית של תיבת ההילוכים או בורג הכדור כדי להתאים את פונקציית החיכוך הצמיג תחת עומס מרבי ומהירות מרבית, כמו במשוואה (6). לאחר מכן, גזור את מקדם החיכוך הצמיג f. כתוצאה מכך, עצבו את יעילות תיבת ההילוכים המיידית או בורג הכדור כמו במשוואה (7):
      (6)
      (7)
      כאשר E_max, S_max ו- F_max הם היעילות המרבית, המהירות המרבית והכוח המרבי של תיבת ההילוכים או בורג הכדור המתקבלים מגיליון הנתונים, בהתאמה; E, S ו-F הם היעילות המיידית, המהירות המיידית והכוח המיידי של תיבת ההילוכים או בורג הכדור במהלך הסימולציה, בהתאמה; ו-f הוא מקדם החיכוך הצמיג של תיבת ההילוכים או בורג הכדור.
      הערה: נניח שהיעילות המרבית של בורג הכדור היא 0.90 עקב היעדר נתונים הקשורים ליעילות. עדכן את פונקציית היעילות של בורג הכדור ברגע שנתונים הקשורים ליעילות הופכים לזמינים.
4. הערך את פרמטרי ההתנגדות התרמית. הערך את ההתנגדויות התרמיות עבור מודל הרשת התרמית שפותח בשלב 3.3. תוך שימוש בפונקציות האמפיריות מתורת התרמודינמיקה. סווג את ההתנגדויות התרמיות לשני סוגים: הסעה כפויה והולכה.
   הערה: הגדר את ההתנגדות התרמית בין מעטפת EVDP לבין הסביבה כערך קבוע. הסיבה לכך היא שהשלב הנוכחי חוקר את המאפיינים התרמיים בתוך המשאבה, בעוד שביצועי פיזור החום המפורטים של הקליפה הם המוקד של התכנון התרמי העתידי.
   1. להעריך את התנגדות ההולכה התרמית בין החלקים המוצקים באמצעות משוואה (8), המבוססת על חוק קנה המידה²³:
      (8)
      כאשר R_sst הוא ההתנגדות התרמית בין שני חלקים מוצקים, ו - T_mn הוא המומנט הנומינלי של מנוע הסרוו.
      הערה: משוואה (8) משמשת רק להערכת ההתנגדות התרמית של ההולכה התרמית של המעטפת המתפתלת מכיוון שהיא המגע המוצק-מוצק היחיד במודל הרשת התרמית.
   2. הערך את ההתנגדות התרמית של הסעה כפויה בין חלק מוצק לחלק זורם באמצעות משוואה (9)^25,26:
      (9)
      כאשר R_sft הוא ההתנגדות התרמית בין חלק מוצק לחלק זורם; λ_f היא המוליכות התרמית של הנוזל; L_a הוא האורך האופייני של חילופי החום; C_Re ו-m הם מקדמים בהתאם למספר ריינולדס Re; Pr הוא מספר פראנדטל; ו_- T הוא אזור חילופי החום.
      הערה: L_a וממדים מבניים אחרים נאמדים על סמך חוקי קנה המידה, ומהירות הנוזל על פני אזור חילופי החום מחושבת באופן מיידי מתוצאות הסימולציה של זרימת המשאבה.

3. בניית מודל סימולציית המערכת (שלב 5 באיור 2).

הערה: בנה מודל צימוד רב-תחומי של ה- EVDP שיכול לבחון את ביצועיו המלאים. ארכיטקטורת המודל מוצגת באיור 3, והמודל מתבצע בסביבת הסימולציה המשותפת המבוססת על Matlab ועל פלטפורמת סימולציית המערכת. ראשית, לבנות את המודל הגושי האינדיבידואלי של כל רכיב או דיסציפלינה. לאחר מכן, הרכיבו את מודלי הרכיבים/המשמעת לפי איור 3.

1. בנה את מודל המשקל של ה- EVDP ב- Matlab.
   1. חשב את המשקל של EVDP על ידי הוספת המשקלים של כל רכיב, המתקבלים ממודלים של הערכת משקל בשלב 2.
2. ביצוע מידול פרמטרים דינמיים גושיים של ה- EVDP בפלטפורמת סימולציית המערכת.
   1. בנה את מודל התנועה האלקטרו-מגנטית של מנוע הסרוו, את מודל התנועה של תיבת ההילוכים המכנית, את מודל התנועה ההידראולית של יחידת משאבת הבוכנה ואת מודל מומנט העומס של לוחית השטיפה, כפי שתואר קודם לכן²⁰.
   2. מודל הפסדי המערכת כמו במשוואה (10):
      (10)
      כאשר Q_mCu הוא אובדן הנחושת של מנוע הסרוו; Q_mr הוא אובדן הרוטור של מנוע הסרוו; Q_pv ו - Q_pm הם האובדן הנפחי והאובדן המכני של המשאבה, בהתאמה; Q_g הוא אובדן תיבת ההילוכים; Q_s הוא אובדן בורג הכדור; i_m הוא זרם מנוע הסרוו; S_m היא מהירות מנוע הסרוו; Δp הוא הפרש לחץ המשאבה; T_po היא הטמפרטורה של השמן במשאבה; D_p הוא תזוזת המשאבה; S_p היא מהירות המשאבה; f_g הוא מקדם החיכוך הצמיג של תיבת ההילוכים; S_s היא מהירות הכניסה של תיבת ההילוכים; ו- T_s הוא המומנט של בורג הכדור.
   3. מודל תכונות הזורם כמו במשוואה (11). זהה את המקדמים על-ידי התאמת גליון הנתונים של הזורם למשוואה (11):
      (11)
      כאשר ρ_f ו- ρ_f0 הם צפיפות המיידית והייחוס, בהתאמה; C_p ו- C_p0 הם החום הספציפי המיידי והייחוס, בהתאמה; μ_{f ו-} f0 μ הם הצמיגות המוחלטת המיידית וההתייחסות, בהתאמה; λ_f ו- λ_f0 הם המוליכות התרמית המיידית והייחוס, בהתאמה; p_i הוא הלחץ המיידי של צומת הנוזלים ith; T_i היא הטמפרטורה המיידית של צומת הנוזלים ith; p₀ ו- T₀ הם לחץ הייחוס והטמפרטורה של תכונות הנוזל; _ו-m,n, b_m,n, c_m,n ו-d_m,n הם המקדמים.
   4. למדל את דינמיקת הלחץ של נפחי הנוזלים כמו במשוואה (12)^27,28. מודל הפתח כמו במשוואה (4):
      (12)
      כאשר p הוא הלחץ של נפח הנוזל; B הוא מודולוס בתפזורת נוזלית; ρ היא צפיפות הנוזלים; V הוא נפח הנוזל; ו - הם קצב זרימת המסה הנכנסת והיוצאת של נפח הנוזל, בהתאמה; α_p הוא מקדם ההתפשטות הנפחית של הזורם; ו-T היא הטמפרטורה של נפח הנוזל.
   5. עצבו את הבקר באמצעות בקר PID בעל לולאה משולשת, כמו באיור 4⁶. כוונן את פרמטרי הבקרה באמצעות מספר ניסויי סימולציה כאשר מודל הסימולציה ופרמטרים אחרים של סימולציה מוכנים. כוונן את פרמטרי הבקרה מהלולאה הפנימית ללולאה החיצונית על-ידי הגדלה הדרגתית של ערכי הרווח.
   6. הוסיפו קפיץ סיבובי ודגם בולמי זעזועים בין מקור מהירות הנהיגה לרוטור המשאבה. הוסף קפיץ ליניארי ודגם בולמי זעזועים בין מהירות הקלט לבין מסת העומס של בורג הכדור.
      הערה: שלב זה מאפשר סיבתיות משוואה במודל יחידת משאבת הבוכנה ובמודל בורג הכדור. הגדר את נוקשות הקפיץ ואת דירוג הזעזועים לערכים קבועים שיכולים לגרום להתעלמות מההשפעות של שני בלוקים אלה.
3. ביצוע מידול תרמי של EVDP בפלטפורמת סימולציית המערכת.
   1. הגדר רשת תרמית עבור EVDP²⁰. הוסף את העומס התרמי במשוואה (10), למעט Q_pv, לצמתים התרמיים המתאימים.
   2. עצבו את ההתנגדויות התרמיות לחילופי חום מוצקים-מוצקים וחילופי חום של נוזלים מוצקים באמצעות פונקציות הפרמטרים בשלב 2.4. מודל את חילופי החום של צמתים נוזליים-נוזליים באמצעות החלפת קצבי זרימת האנתלפיה החיצוניים שלהם (עיין בשלב 3.3.4.) ²⁹.
      הערה: מבנה חילופי חום ייחוס והממדים של EVDP נחוצים לקבלת הפרמטרים במשוואה (9) בהתבסס על חוקי קנה המידה. מבנה החליפין התרמי EVDP המשומש מתואר באיור 5.
   3. למד את דינמיקת הטמפרטורה של הצמתים התרמיים המוצקים כמו במשוואה (13):
      (13)
      כאשר , m ו- c_p הם קצב זרימת החום, המסה והחום הספציפי של הצומת המוצק, בהתאמה.
   4. מודל דינמיקת הטמפרטורה של נפחי הנוזלים כמו במשוואה (14)^27,28:
      (14)
      כאשר p, m, c_p ו- _{α p} הם הלחץ, המסה, החום הספציפי ומקדם ההתפשטות הנפחי של צומת הנוזל, בהתאמה; V ו- h הם הנפחים והאנתלפיה של צומת הנוזל, בהתאמה; ו- h_ב- הם קצב זרימת המסה והאנתלפיה של הזרימה הנכנסת, בהתאמה; הוא שער החליפין של החום; ו- W_s היא עבודת הפיר של צומת הנוזל.
   5. למדל את דינמיקת הטמפרטורה של הפתחים כמו במשוואה (15). זה גם קובע את השפעות עומס החום של Q_pv. עצבו את הפתחים כצומת העברת אנתלפיה אידיאלית, המעבירה את האנתלפיה הנכנסת ישירות לאנתלפיה היוצאת.
      (15)
      כאשר α_p, ρ ו-c_p הם מקדם ההתפשטות הנפחית, הצפיפות והחום הספציפי של הנוזל, בהתאמה.
   6. מודל האנתלפיה מעבירה בתוך המשאבה כמו במשוואה (16):
      (16)
      כאשר dmh החוצה ו- dmh_in הם קצב זרימת האנתלפיה היוצאת והנכנסת, בהתאמה; ו-D_p, Δp ו-S_p הם התזוזה, הפרש הלחצים ומהירות המשאבה, בהתאמה.
4. עבור מידול לכל החיים והאמינות, הגדר את בורג הכדור ואת יחידת משאבת הבוכנה כמרכיבים קריטיים לכל החיים והאמינות. השתמש בערך הקטן יותר של אורך החיים/המהימנות המוערכים של שני רכיבים אלה כביצועי אורך החיים/האמינות של EVDP. בצע את הדגמים באמצעות סקריפטים של Matlab.
   1. השתמש בחיי העייפות של בורג הכדור כחייו. השתמש בחיי השחיקה של יחידת משאבת הבוכנה כאורך החיים שלה. למד את אורך החיים של בורג הכדור ואת יחידת משאבת הבוכנה כמו במשוואה (17) ובמשוואה (18)^13,30:
      (17)
      (18)
      כאשר F_ampi ו- F_{מתכווניםi} הם משרעת כוח העומס והעומס הממוצע של בורג הכדור הנגזר מתוצאות סימולציית העומס של בורג הכדור באמצעות ספירת זרימת גשם; F_{מקסימום} הוא כוח הטעינה המרבי המותר של בורג הכדור; Δp_meani הוא לחץ העומס הממוצע של המשאבה הנגזר מתוצאות סימולציית לחץ העומס של המשאבה באמצעות ספירת זרימת גשם; S_p היא מהירות המשאבה; m היא כמות המחזורים השונים הנספרים; n_i היא הכמות של מחזור ה-ith; N_i היא הכמות של מחזור ith שיכולה להיגמר מהחיים המרכיבים; T_cyc הוא משך מחזור החובה, שממנו מזוהים מחזורי m; ו-p, α ו-β הם הקבועים הניסיוניים.
      הערה: N_i מתקבל על ידי התאמת מתח העומס המשויך אליו, , לעקומת S-N ליניארית של יומן יומן, אשר נקבעת באמצעות נתוני העומס המרביים ונתוני חיי העומס הנומינליים של הרכיב הספציפי. ניתן לשפר את עקומת S-N של יומן הרישום כאשר יותר נתונים לכל החיים הופכים לזמינים.
   2. נניח שמהימנות בורג הכדור והמשאבה המתאימה לחייו היא 0.90. הגדר את המהימנות כפי שחושבה^{בשעת העבודה של} 50,000. דגמו את אמינות בורג הכדור ויחידת משאבת הבוכנה כמו במשוואה (19)¹³:
      (19)
      כאשר R_ref הוא מהימנות הייחוס ב- L_h,10 ו- L_{h,10 spec} הוא זמן העבודה שצוין כדי להעריך את המהימנות.
5. הרכיבו את הדגם.
   1. מקם את כל המשוואות הדרושות (שהוצגו משלב 3.1-3.4) של כל צומת באיור 3 יחד כדי ליצור את בלוק המודל עבור כל צומת. הסיק את משתני הקלט והפלט של כל צומת.
      הערה: קח את צומת משאבת הבוכנה התיאורטית כדוגמה; היא כוללת חמש משוואות: מומנט הנהיגה בהתחשב בהפסדים המכניים, זרימת הפלט מבלי לקחת בחשבון דליפה (דליפה מעוצבת בנפרד על ידי הפתחים), וריאציית התזוזה בהתאם לתנועת בקרת התזוזה, הובלת האנתלפיה ומומנט העומס המיוצר על ידי לוחית הכביסה. התשומות הנגזרות הן מהירות הנהיגה, הלחץ והטמפרטורה בשתי היציאות ותזוזת לוחית השטיפה. ההפקות הנגזרות הן זווית הפיר, מומנט העומס של מוט ההנעה, זרימת היציאה, אנתלפיית הפלט ומומנט ההעמסה המיוצר על ידי לוחית ההנעה.
   2. הגדר את הקלטים והפלטים של מודל EVDP הכולל ובצע את ניתוח הסיבתיות של כל הצמתים. הוסף צמתים נוספים בעת הצורך כדי להבטיח שכל הצמתים מקושרים באופן סיבתי. לאחר מכן, חברו את כל הצמתים כדי ליצור את המודל הכולל של ה-EVDP, כמו באיור 3.
      הערה: נוספו שלושת צמתי הנתיב הנוזלי ושני צמתי היציאה הפנימית באיור 3 כדי להבטיח את תאימות הסיבתיות הכוללת של המודל. הם ממודלים כפתחים (משוואה [4]).

4. אימות מודל חלקי (שלב 5 באיור 2).

הערה: השתמש באב טיפוס של EVDP ובמתקן הבדיקה שלו כדי לאמת את שיטת המידול בשלב 3. שלב 4 (אימות מודל) בוצע במאמר זה מכיוון שה- EVDP פותח לאחרונה, והדגמים הוצעו לאחרונה. אב הטיפוס של EVDP ששימש במאמר זה הצטמצם בהשוואה לזה המדומה בשלב 5. הדגמים המאומתים על סמך אב הטיפוס המוקטן נחשבים ישימים להדמיית אותו סוג של EVDP בגדלים אחרים. עבור משימות מידול וסימולציה עתידיות במהלך תכנון ראשוני של אותו סוג של EVDP, ניתן להשמיט את שלב 4.

1. ביצוע מערך ניסיוני.
   1. בנה אב טיפוס של EVDP על פי הסכימות באיור 1. התאימו את הרכיבים הקיימים כך שייצרו את רכיבי המשנה של ה-EVDP, כגון יחידת משאבת הבוכנה, תיבת ההילוכים, בורג הכדור ומנוע הסרוו.
      הערה: משאבת 7 בוכנות הכוללת תזוזה של 7.4 מ"ל/סל"ד שימשה לבניית אב הטיפוס במאמר זה. הנטייה המרבית של לוחית הכביסה הייתה 18 מעלות. המהירות הנומינלית הייתה 7000 סל"ד לדקה, והלחץ הנומינלי היה 21 MPa. הובלת בורג הכדור הייתה 1.59 x ^10-3 מטר, ויחס תיבת ההילוכים היה 2.47. אב הטיפוס של EVDP מוצג באיור 6.
   2. התקינו את ה-EVDP במתקן בדיקה המורכב מחלק טעינה וחלק בקרה³¹, כפי שמוצג באיור 7. חבר את שלוש יציאות EVDP למעגל ההידראולי של חלק הטעינה. חבר את הכבלים החשמליים EVDP לחלק הבקרה.
2. בצע בדיקות אב טיפוס.
   1. הפעל את כוח העזר ההידראולי (9) על ידי לחיצה על כפתור ההתנעה בלוח.
   2. הגדר את העקירה של ה- EVDP ל- 2.5° בתיבת הטקסט של פקודת ההזזה באמצעות ממשק המשתמש. להמריץ את שסתום המצב (10) ולכוון את שסתומי בקרת העומס (12) ללחץ עומס של 3.5 MPa באמצעות הפאנל. קרא והקליט את זרימת הפלט של ה- EVDP מהחלונית.
   3. הגדר את תזוזת ה-EVDP ל-18°-, -15°, -12°, -10°, -10°, -8°, -5°, -2.5°, 2.5°, 5°, 8°, 10°, 12°, 15°, ו-18°, בהתאמה. תעד כל זרימת פלט של ה-EVDP תחת כל תזוזה מוגדרת, כפי שמוצג באיור 8A.
   4. הגדר את תזוזת ה- EVDP ל- 2.5° והתאם את לחץ העומס לכ- 3.3 MPa, 5 MPa, 8 MPa, 10 MPa, 13 MPa, 15 MPa, 17 MPa, 18 MPa, 19 MPa, 20 MPa ו- 21 MPa, בהתאמה. תעד את זרימת הפלט של ה- EVDP תחת כל לחץ. הגדר את תזוזת ה- EVDP ל- 5°, 8° ו- 18°, בהתאמה, וחזור על הגדרת הלחץ של מבחן התזוזה של 2.5° עבור כל תזוזה חדשה. תעד את זרימת הפלט EVDP מתחת לכל נקודת בדיקה, כפי שמוצג באיור 8B.
   5. בטל את שסתום המצב (10) על-ידי לחיצה על הכפתור בלוח. הגדר את פקודת תזוזת התדרים הגורפת (מ- 0.02 הרץ ל- 20.5 הרץ באמפליטודה של 2.5° ) ל- EVDP בתיבת הטקסט של ממשק המשתמש. תעד את תגובת התזוזה של EVDP וגזור את הגודל ומאפייני הפאזה שלה, כפי שמוצג באיור 9A.
3. לנתח את תוצאות הניסוי.
   1. הגדר את הפרמטרים הפעילים של אב הטיפוס של EVDP לדגם הבנוי בשלב 3. המודל יוצר פרמטרים אחרים של סימולציה נדרשת באופן אוטומטי. הגדר את טמפרטורת הסביבה ואת טמפרטורת EVDP הראשונית על 40 °C (74 °F). הפעל את מודל הסימולציה באותם תנאים כמו בבדיקת אב הטיפוס של EVDP בשלב 4.2 ותעד את תוצאות הסימולציה.
   2. שרטט את תוצאות הניסוי ואת תוצאות הסימולציה של כל קבוצת מצבים באותה דמות, כפי שמוצג באיור 8 ובאיור 9.
      הערה: שגיאת סימולציית הזרימה המרבית (2.2 ליטר לדקה) התרחשה בתזוזה של 2.5°, שהייתה 4.35% מזרימת ה-EVDP המלאה. תוצאות הסימולציה של מאפייני התדר השיגו עקביות טובה עם תוצאות הניסוי תחת פקודות 10 הרץ והראו שגיאות גבוהות יותר מעל פקודות 10 הרץ. דיוק הסימולציה היה משביע רצון.
      הערה: השגיאות הגבוהות יותר של תוצאות הסימולציה האופייניות לתדרים מעל פקודות של 10 הרץ באיור 9A נבעו מכלי יצירת הפרמטרים של חבילת המודל המוצעת. תוצאות הסימולציה השיגו דיוק טוב בעת שימוש בפרמטרים אמיתיים של אב טיפוס, כפי שמוצג באיור 9B. כלי יצירת הפרמטרים גרמו לשגיאות מכיוון שרכיבי הייחוס ששימשו להערכת הפרמטרים לא היו באותה סדרה כמו רכיבי אב הטיפוס (רכיבים פנימיים שימשו לאב הטיפוס של EVDP). לכן, שגיאות הסימולציה אינן מהוות דאגה כאשר הרכיבים שנבחרו נמצאים באותה סדרה כמו רכיבי הייחוס, אך אי-ודאות בפרמטרים נדונה גם בשלב 5.

5. ניתוח סימולציה (שלב 5 באיור 2).

הערה: בצע את ניתוח הסימולציה של אפשרות תכנון EVDP שהתקבלה בעבר על-ידי ביצוע שלבים 3 ו-4 (תכנון אופטימיזציה) באיור 2. לשבור את תהליך הסימולציה, כפי שמוצג באיור 10.

1. הגדר פרמטרים פעילים והגדרות סימולציה.
   1. השתמש בקבוצה של פרמטרים פעילים שהתקבלו בעבר של EVDP עבור הסימולציה הראשונה, כאשר המהירות הנומינלית של EVDP היא 7000 סל"ד, הלחץ הנומינלי של EVDP הוא 28 MPa, תזוזת EVDP המרבית היא 12.3 מ"ל / סל"ד, המתח הנומינלי של מנוע הסרוו הוא 28 VDC, המומנט הנומינלי של מנוע הסרוו הוא 0.386 ננומטר, תיבת ההילוכים מושמטת, הכוח הנומינלי של בורג הכדור הוא 5460 N, ועופרת בורג הכדור היא 0.005 מ '.
   2. השתמש ב- GJB1177-1991 15# נוזל הידראולי של תעופה וחלל כנוזל העבודה בסימולציה. הגדר את הסביבה בטמפרטורה קריטית של 70 °C (70 °F). מקדם חילופי החום בין מעטפת ה-EVDP לסביבה קבוע ב-20 W/m²/K.
   3. הגדר את מחזור העבודה²⁰. הוסיפו גוף קירור נוזלי כדי לאסוף את זרימת ההחזרה של EVDP ואת זרימת האספקה לכניסת ה-EVDP.
      הערה: גוף הקירור מחקה את הרכיבים במורד הזרם ביישום האמיתי. הוא מכיל 10 L נוזל עם אזור חילופי חום של 5 מ '² , אשר שומר על מקדם חילופי חום של 50 W /m²/K עם הסביבה. פיזור החום החזק של גוף הקירור הנוזלי משמש לפיזור כל כוח היציאה של EVDP מכיוון שהספק היציאה של EVDP מומר כולו לחום על ידי שסתום בקרת העומס.
   4. הגדר את הפרמטרים של העיצוב לטווחים המכסים את שטח העיצוב לביצוע ניתוח הרגישות. השתמש ביחס תיבת ההילוכים כפרמטר המודגם במאמר זה. הגדר את טווח היחסים של תיבת ההילוכים כ- 1-3.5 כדי לחקור את ההשפעות של שימוש בערכים משתנים רציפים עבור יחס תיבת ההילוכים.
      הערה: הטווח של יחס תיבת ההילוכים נקבע על ידי שימוש במספר הסדרה האחרונה כגבול התחתון ושימוש במספר הסדרה הבא כגבול העליון. בדרך זו, ניתן לנתח את ההשפעות של שימוש בערכים משתנים רציפים של יחס תיבת ההילוכים. מכיוון שיחס 1 (לא באמצעות תיבת הילוכים) היה יחס תיבת ההילוכים הממוטב, יחס תיבת ההילוכים של הסדרה האחרונה לא היה קיים. הגבול התחתון של הטווח היה צריך להיות 1 במחקר זה. יחס 3.5 לא היה צריך להיות מדומה שוב מכיוון שהוא כבר הושווה ליחס של 1 בתכנון האופטימיזציה הקודם והושלך. לבסוף נבחרו יחסים 2 ו-3 לניתוח הרגישות. גודל את הרכיבים האחרים לביצועי בקרת תזוזה דומים של EVDP לאחר הגדרת יחס תיבת ההילוכים החדש כדי להבטיח השוואה הוגנת³².
   5. הגדר את הפרמטרים של העיצוב לטווחים המכסים את הסובלנות שלהם כדי לבצע את ניתוח אי הוודאות. השתמש בקבוע המומנט של מנוע הסרוו וברגע האינרציה של מנוע הסרוו כפרמטרים המודגמים במאמר זה. הגדר את הטווח של קבוע המומנט של מנוע הסרוו ואת רגע האינרציה של מנוע הסרוו כ- 1 - 20% ו- 1 + 20% מהערכים המשוערים שלהם כדי לבדוק את השפעות שגיאת ההערכה שלהם על מאפייני תדר EVDP³³.
2. הפעל את הסימולציה.
   1. הגדר את המודל הדינמי והמודל התרמי המוצעים בשלב 3 (מיושם בפלטפורמת סימולציית המערכת) על פי שלב 5.1.2. לחץ על מצב פרמטר > TFFD3-1 > שם הקובץ לקבלת נתונים פשוטים האופייניים לנוזל כדי לייבא את קובץ מאפיין השמן. לחץ על מצב פרמטר > THGCV0-1/THGCV0-2 > טמפרטורת הנוזל כדי להגדיר את טמפרטורת הסביבה על 70 °C (70 °F). לחץ על מצב פרמטר > THGCV0-1/THGCV0-2 > מקדם חילופי חום קונבקטיבי כדי להגדיר את טמפרטורת הסביבה ב- (20 W/m²/K) / (50 W/m²/K).
   2. הזן את הפרמטרים הפעילים בשלב 5.1.1. למודלים להערכת פרמטרים (המיושמים באמצעות Matlab) המוצעים בשלב 2. לחץ על EDITOR > הפעל כדי להפעיל את הסקריפט ליצירת כל הפרמטרים הדרושים לסימולציה, כפי שמוצג בטבלה 2.
      הערה: פרמטרי הבקרה מתקבלים כפי שמודגם בשלב 3.2.5. במקום להיווצר באופן אוטומטי.
   3. לחץ על עורך > הפעל ב- Matlab כדי להריץ את הסקריפט לחישוב המשקל והפעלת המודלים הדינמיים והתרמיים עם פרמטרי הסימולציה. תוצאות הסימולציה מתקבלות באופן אוטומטי על ידי סקריפט זה.
   4. לחץ על עורך > הפעל ב- Matlab כדי להפעיל את הסקריפט לחישוב אורך החיים והאמינות של EVDP מתוצאות הסימולציה שנשמרו.
3. לחץ על מצב סימולציה בפלטפורמת סימולציית המערכת כדי לבדוק את תוצאות הסימולציה. הפק תוצאות אחרות של ביצועי EVDP מתוצאות סימולציה אלה בתחום הזמן (לדוגמה, הדיוק ורוחב הפס של בקרת לוחית ה-swashplate, טמפרטורת העבודה של EVDP, יעילות ה-EVDP ורמת ההספק של EVDP).
4. לחץ על מצב פרמטרים בפלטפורמת סימולציית המערכת כדי להגדיר את פרמטרי הסימולציה שצוינו בשלבים 5.1.4. ו-5.1.5. לחץ על עורך > הפעל ב- Matlab כדי להפעיל את הסקריפט להפעלת המודלים הדינמיים והתרמיים. לחץ על מצב סימולציה בפלטפורמת סימולציית המערכת כדי לבדוק את תוצאות הסימולציה של ניתוחי הרגישות וחוסר הוודאות.

תוצאות

חלק זה מציג את התוצאות המתקבלות מביצוע כל שלבי הפרוטוקול, המהווים חלק משלב 1, כל שלב 2, וכל שלב 5 של שיטת התכנון הראשונית של EVDP באיור 2. מידע הקלט בפרוטוקול כולל את סכימות ה-EVDP באיור 1, את הפרמטרים הפעילים הממוטבים (שהובהרו בשלב 5.1.1.1.) של ה-EVDP משלב 4 של א?...

Discussion

הרעיון ורכיבים טכניים אחרים של ה- EVDP הוצגו בפרסומים קודמים ^6,31, המדגימים את הישימות והיתרונות של ה- EVDP. במקום ללמוד את ה-EVDP עצמו, מאמר זה המשיך ללמוד את שיטת התכנון ביחס לצרכי יישום אמיתיים עתידיים. שיטת תכנון ספציפית נחוצה לסוג זה של מוצר צימוד משולב ורב-תחומי...

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
Ball screw	NSK	PSS
EVDP prototype	Beijing Institute of Precision Mechatronics and Controls	customized	7.4 mL/rev, 7000 rpm, 21 Mpa
EVDP testrig	Beijing Institute of Precision Mechatronics and Controls	customized	Refer to Figure 7, can be adapted upon individual needs. Including Power PMAC controller, ELMO Whistle Driver, etc.
Gearhead	Maxon	GP
Matlab	Mathworks	R2020a
Permannet magnet synchronous motor	Maxon	393023
Piston pump	Bosch Rexroth	A10VZO
Simcenter Amesim	Siemens	2021.1	system simulation platform