“基于模型的设计为传动系统和其他复杂机电万博1manbetx一体化系统的设计提供了系统方法。基于动态物理模型模拟和最优控制器的详细设计方案分析，使我们能够在设计阶段早期做出明智的决定。”
克里斯托夫Berx, FMTC
弗兰德斯机电一体化技术中心(FMTC)是比利时北部领先的机电一体化公司的合作研究中心。FMTC工程师完成四个重点领域的联合项目和研究任务:智能传感器、自优化机电系统、节能机电传动系统和机电系统基于模型的设计。这些项目利用新技术和工作流程来开发未来的机器。
在一个这样的项目中，FMTC的工程师使用了MATLAB®,仿万博1manbetx真软件®，和Simscape™设计和优化混合流体静力传动系统。
FMTC的项目经理Gregory Pinte表示:“Simscape使我们可以很容易地将超级电容器和液压蓄能器集成到我们的静液传动系统模型中，以测试存储制动能量的影响。”“模拟使我们能够评估混合设计的能源效率，优化我们的控制器，并获得宝贵的见解，我们与我们的成员公司分享。”
FMTC需要比较混合静压传动系统中不同储能元件的性能，以确定哪种储能元件的总拥有成本(TCO)最低，同时考虑到安装和持续的燃料成本。FMTC的工程师在他们的实验室里有一个标准的流体静力传动系统，但是将能量存储元件直接集成到这个装置中进行测试将需要几个月的努力。FMTC团队希望通过建模和仿真加速设计和优化。
为了对储能元件进行公平比较，FMTC必须开发控制系统，以控制通过新架构的传动系统的最优功率流，然后根据一些负载场景的模拟确定每个考虑元素的最佳设计。
FMTC工程师通过基于模型的设计来设计、优化和评估混合静压传动系统方案。
利用Simu万博1manbetxlink和Simscape，他们为典型的静液传动系统中的每个组件开发了模型，包括驱动电机、液压泵、液压马达和扭矩负载。
对于每个组件，该团队在实验室进行了实验，测量扭矩、速度和压力。利用他们基于MATLAB和最优化工具箱开发的工具箱，他们根据这些测量来估计模型参数。然后他们开发了查找表，将压力、速度和冲程量映射到能源效率。
该团队还估计了内部惯性、时间延迟和其他参数，以更准确地用Simulink和Simscape建模组件的动态行为。万博1manbetx
然后，工程师根据组件模型构建一个系统模型，将它们与阀门、液压阻力和Simscape Fluids™的其他液压电路元件连接起来。
他们通过在Simulink中运行仿真，并将结果与完整传动系统的测量结果进行比较，验证和完善了系统模型。万博1manbetx
一旦他们有了传动系统的精确模型，该团队就开发了两个储能组件的Simscape模型:一个带有DC-DC转换器的超级电容器和一个带有相关阀门和管道的液压蓄能器。
他们分别将这些组件集成到系统模型中，并使用内部方法在MATLAB中为两个混合动力传动系统开发和实现最优控制算法。这些控制算法计算传动系统组件的设置，如液压泵和马达的斜盘角度。
然后，该团队在Simulink中进行了一系列电容类型和累加器尺寸的闭环模拟，估计每种配置的TCO。万博1manbetx
FMTC计划使用Simulink C万博1manbetxoder™从其工厂模型生成代码，以支持实时硬件在环测试。万博1manbetx
燃料消耗减少25%．“Simulink中的仿真表明，万博1manbetx由于泵和直流变换器的额外能量损失，基于电动存储元件的混合静液传动系统的效率低于基于液压存储元件的混合静液传动系统，”Pinte说。“这是一个意想不到的结果，也是一个全新的见解。效率的提高降低了25%的油耗。”
分析时间减少75%．FMTC项目工程师Kristof Berx说:“我们估计，为每个模拟配置建立一个物理原型需要大约200天的努力。”“通过Sim万博1manbetxulink和Simscape，我们在大约50天内完成了分析，我们能够在没有额外成本的情况下评估一系列电容器和蓄电池的尺寸。”
总拥有成本降低15%．Berx表示:“仿真表明，我们采用基于模型的设计进行优化设计的混合静液传动系统比标准静液传动系统的燃油效率提高了25%，TCO降低了15-20%。”
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