基于模型的设计为动力传动系统和其他复杂机万博1manbetx电一体化系统的设计提供了一种系统的方法。基于动态物理模型仿真和最优控制器的设计方案的详细分析使我们能够在设计阶段的早期做出明智的决定。”
克里斯托夫Berx, FMTC
佛兰德斯机电一体化技术中心(FMTC)是比利时北部领先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基于模型的机电系统设计。这些项目利用新技术和工作流程来开发未来的机器。
在这样的一个项目，FMTC工程师使用MATLAB®，S万博1manbetximulink的®和Simscape™设计和优化混合液压传动系统。
FMTC的项目经理Gregory Pinte说:“Simscape可以很容易地将超级电容器和液压蓄能器集成到我们的液压传动系统模型中，以测试储存制动能量的影响。”“模拟使我们能够评估混合动力设计的能源效率，优化我们的控制器，并获得宝贵的见解，我们分享给我们的会员公司。”
FMTC需要比较不同的能量存储元件的性能在混合动力传动系统静液压来确定，这将导致在所有权（TCO），保在安装和持续的燃料成本的总成本最低。FMTC工程师们在实验室标准的静压传动系统，但能量存储元件直接集成到这个设置用于测试将需要的精力个月。该FMTC团队希望通过建模和仿真，以加速设计和优化。
为了进行能量存储元件的公平的比较，FMTC不得不开发控制系统来管理通过传动系统与新架构功率的最佳流动，然后根据一些负载模拟确定最佳设计的每个元素考虑场景。
FMTC工程师设计，优化和评估了基于模型的设计混合动力传动系统静压替代。
使用Simu万博1manbetxlink和的Simscape，他们开发在一个典型的流体静力传动系为每个组件模型，包括驱动电动机，液压泵，液压马达和转矩负载。
对于每个组件，团队在实验室中进行了实验，测量扭矩、速度和压力。他们使用基于MATLAB和Optimization toolbox™开发的工具箱，根据这些测量值估计模型参数。然后他们开发了查找表，将压力、速度和冲程容积映射到能源效率。
该团队还估计了内部惯性、时间延迟和其他参数，以便用Simulink和Simscape更准确地建模组件的动态行为。万博1manbetx
然后，工程师构建的系统模型与组件模型，用阀，液压阻力，和流体的Simscape™等液压电路元件联系起来。
他们在Simulink中运行仿真，并将结果与整个传动系的测量结果进行比较，从而验证和改进了系统模型。万博1manbetx
一旦他们有传动系统的一个精确的模型，该团队开发了两个储能组件的Simscape机型：配备DC-DC转换器和液压蓄能器及其相关的阀门和管路超级电容器。
他们结合每个组件到系统模型分开，并用内部方法来制定和实施MATLAB优化控制算法两个混合动力传动系统。这些控制算法计算用于传动系的部件，诸如用于液压泵和马达斜盘的角度设置。
然后，团队在一系列电容器类型和累加器的尺寸进行闭环模拟在Simulink，估算TCO为每个配置。万博1manbetx
FMTC计划使用Simulink的编万博1manbetx码器™从它的工厂模型生成代码来支持实时硬件在环测试。万博1manbetx
燃料使用减少了25%。“模拟在Simulink表明，基万博1manbetx于蓄电元件的混合动力车传动系静水比一个基于液压的存储元件效率较低，由于在泵和DC转换器的其他的能量损失，”平特说。“这是一个意想不到的结果和一个完全新的见解。效率增益25％降低了燃料消耗“。
分析时间减少了75%。FMTC的项目工程师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。”“有了Sim万博1manbetxulink和Simscape，我们在大约50天内完成了分析，而且我们能够在不增加成本的情况下评估一系列电容和蓄电池的尺寸。”
总拥有成本降低15％。“模拟表明，我们设计和基于模型的设计优化了混合动力传动系统静压更加约25％的燃料效率比标准的静压传动系统，具有15-20％降低TCO，” Berx说。
