两级甚至多级油缸在工业领域有广泛的应用,不同于普通液压缸,两级液压缸是缸筒套缸筒,第二级油缸的缸筒作第一级油缸的活塞,对于这种结构的模拟,Easy5液压库是通过对普通双腔液压缸进行一定的设置后组合完成。
本文以下图所示两级油缸为例介绍基于EASY5的两级油缸及液压系统建模方法:
图1 两级油缸示图
一、Easy5建模方法及流程
Easy5以控制框图或原理示意图方式建立控制或多学科动态系统模型,其建模方法和流程如下:
(1)从模型部件列表中选择部件放置到模型图板上。
图2 选择部件
(2)通过点击鼠标完成各部件的连接。
图3 连接部件
(3)为各部件添加参数。
图4 定义部件参数
二、两级油缸建模
通过对Easy5中的液压缸的动力学模型进行设置,可以让其通过液压缸的组合实现两级油缸的建模。
(1)Easy5中液压缸动力学模型根据输入输出关系,有三种设置,如下图:
图5 三种液压缸的输入输出设置
(2)组合第二种设置(Position,Velocity Input)与第三种设置(Housing and Piston Motion)的两个油缸,将它们连接起来,即可实现两级油缸的建模,注意油缸之间的端口匹配,另外第二级油缸(设置成Housing and Piston Motion的下游油缸)因为其缸筒是活动的,其本身就是第一级油缸(设置成Position,Velocity Input的上游油缸)的活塞杆,因此需要将其通过连接匹配起来,不过它们之间是一种自然的默认连接,两级油缸连接方式如下图所示:
图6 两级油缸建模
三、带两级油缸的液压系统仿真
以电液位置控制系统为例,加入油源、控制阀以及阀芯位置控制算法框图,完成带两级油缸的电液位置控制系统示意模型,如下图所示:
图7 液压系统模型
两级活塞行程计算结果如下图所示:
综上所述,我们可以看到运用Easy5可以很方便地建立两级甚至多级油缸的定义,并且能够很好地满足工业领域的使用要求。