CN110717258A - 桥式起重机动力学机电联合仿真方法 - Google Patents

桥式起重机动力学机电联合仿真方法 Download PDF

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杨恒
孟凡星
邱勇军
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Abstract

本发明涉及一种桥式起重机动力学机电联合仿真方法，它属于起重机动力学及电气控制技术领域。本发明的目的是解决现有桥式起重机动力学仿真存在的没有考虑电动机的机械特性、无法应对复杂多变的状况的技术问题。本发明采用的技术方案是：一种桥式起重机动力学机电联合仿真方法，其包括以下步骤：S1、在Solidework中建立桥式起重机三维模型；S2、将三维模型导入至Adams中完成运动副约束，并建立输入输出变量，通过Control Plant Export插件转换卫Simulink文件adams_sub；S3、在Matlab/Simulink中建立电动机控制模型，并与adams_sys相交互，实现桥式起重机动力学机电联合仿真。

Description

桥式起重机动力学机电联合仿真方法
技术领域
本发明涉及一种桥式起重机动力学机电联合仿真方法，它属于起重机动力学及电气控制技术领域。
背景技术
目前虚拟样机的联合仿真由于其研究周期短，费用低，效率高的优点在企业中得到广泛应用，但关于桥式起重机动力学仿真的研究大部分控制系统由ADAMS软件中的函数驱动，很少甚至没有考虑电动机的机械特性，无法应对复杂多变的状况。
发明内容
本发明的目的是解决现有桥式起重机动力学仿真存在的没有考虑电动机的机械特性、无法应对复杂多变的状况的技术问题，提供一种桥式起重机动力学机电联合仿真方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种桥式起重机动力学机电联合仿真方法，其包括以下步骤：
S1、在Solidework中建立桥式起重机三维模型；
S2、将三维模型导入至Adams中完成运动副约束，并建立输入输出变量，通过Control Plant Export插件转换卫Simulink文件adams_sub；
S3、在Matlab/Simulink中建立电动机控制模型，并与adams_sys相交互，实现桥式起重机动力学机电联合仿真。
进一步地，所述步骤S1包括：
S11、利用Solidework建立桥式起重机三维模型；
S12、所述三维模型包括：承载部分的主梁和轨道，小车部分的电动机、减速器、制动器、传动轴、车轮、车体及卷筒部件；
S13、将所建立的三维模型保存为Parasolid(*.x_t)格式文件。
进一步地，所述步骤S2包括：
S21、运行Adams软件，按照“File→Import”导入S13步骤所建立的三维模型；
S22、在不影响仿真精度的情况下对三维模型进行简化，通过bool运算将主梁和轨道合并为一实体，将车体及电动机、减速器、卷筒、传动轴合并为一实体，提升仿真速率；
S23、建立约束关系：建立车轮与车体的旋转副约束关系，建立车轮与轨道的接触副约束关系，建立主梁与地面的固定副约束关系；
S24、确定主从动轮、建立输入输出关系，并建立相应的输入输出变量：输入变量为电机转速(VInt)，输出变量为小车速度、第一车轮轮压、第二车轮轮压、第三车轮轮压和第四车轮轮压；
S25、通过Adams内置插件Adams Control Plant Export将动力学模型转换能被Simulink识别的模块，并保存。
进一步地，所述步骤S3包括：
S31、将Simulink的工作文件同S25步骤所保存的文件路径保持一致；
S32、在Simulink中建立变频调速电机模型，电机采用三相异步交流电机，电机参数根据实际情况设置；
S33、输出电机转速，然后转化为常用单位转/分；
S34、在matlab命令窗口中输入S25步骤所保存的文件名，确定所建立的输入输出变量，接着输入“adams_sys”生成Simulink所能识别的动力学模块，将输入端与电机转速端相连接；
S35、添加Discrete模块，将仿真环境设置为离散型，并将采样时间设置为8e-05s，动力学模块时间应和采样时间一致，修改方式为“adams_sub→MSC Software→comunication interval”，将仿真时间设置为5s，启动仿真，至此联合仿真构建完毕。
本发明的有益效果为：
本发明通过Solidework建立的桥式起重机三维模型，动力学求解Adams/Solver模块，运用IMPACT函数来求解轮压；电气控制系统采用matlab中的Simulink模块建立，构建联合仿真，使仿真效果更精确，可信度更高。
附图说明
图1是本发明桥式起重机三维模型图；
图2是本发明联合仿真模型；
图3是本发明电机转速曲线图；
图4是本发明车轮速度曲线图；
图5是本发明四个车轮的轮压曲线图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细描述。
本实施例中的一种桥式起重机动力学机电联合仿真方法，其包括以下步骤：
S1、在Solidework中建立桥式起重机三维模型；
S2、将三维模型导入至Adams中完成运动副约束，并建立输入输出变量，通过Control Plant Export插件转换卫Simulink文件adams_sub；
S3、在Matlab/Simulink中建立电动机控制模型，并与adams_sys相交互，实现桥式起重机动力学机电联合仿真。
所述步骤S1包括：
S11、利用Solidework建立桥式起重机三维模型；桥式起重机三维模型如图1所示；
S12、所述三维模型包括：承载部分的主梁和轨道，小车部分的电动机、减速器、制动器、传动轴、车轮、车体及卷筒部件；
S13、将Solidework所建立的三维模型保存为Parasolid(*.x_t)格式文件。
所述步骤S2包括：
S21、运行Adams软件，按照“File→Import”导入S13步骤所建立的三维模型；
S22、在不影响仿真精度的情况下对三维模型进行简化，通过bool运算将主梁和轨道合并为一实体，将车体及电动机、减速器、卷筒、传动轴合并为一实体，提升仿真速率；
S23、建立约束关系：建立车轮与车体的旋转副约束关系，建立车轮与轨道的接触副约束关系，建立主梁与地面的固定副约束关系；
S24、确定主从动轮、建立输入输出关系，并建立相应的输入输出变量：输入变量为电机转速(VInt)，输出变量为小车速度(Vout)、第一车轮轮压(WF1)、第二车轮轮压(WF2)、第三车轮轮压(WF3)和第四车轮轮压(WF4)；
S25、通过Adams内置插件Adams Control Plant Export将动力学模型转换为能被Simulink识别的模块，并保存。
所述步骤S3包括：
S31、将Simulink的工作文件同S25步骤所保存的文件路径保持一致；
S32、在Simulink中建立变频调速电机模型，电机采用三相异步交流电机，电机参数根据实际情况设置；
S33、输出电机转速(Roter Speed(wm))，然后乘以比例系数转化为常用单位转/分；
S34、在matlab命令窗口中输入S25步骤所保存的文件名，确定所建立的输入输出变量，接着输入“adams_sys”生成Simulink所能识别的动力学模块，将输入端与电机转速端相连接；
S35、添加Discrete模块，将仿真环境设置为离散型，并将采样时间设置为8e-05s，动力学模块时间应和采样时间一致，修改方式为“adams_sub→MSC Software→comunication interval”，将仿真时间设置为5s，启动仿真，至此联合仿真构建完毕。

Claims (4)

1.一种桥式起重机动力学机电联合仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、在Solidework中建立桥式起重机三维模型；
S2、将三维模型导入至Adams中完成运动副约束，并建立输入输出变量，通过ControlPlant Export插件转换卫Simulink文件adams_sub；
S3、在Matlab/Simulink中建立电动机控制模型，并与adams_sys相交互，实现桥式起重机动力学机电联合仿真。
2.根据权利要求1所述的一种桥式起重机动力学机电联合仿真方法，其特征在于，所述步骤S1包括：
S11、利用Solidework建立桥式起重机三维模型；
S12、所述三维模型包括：承载部分的主梁和轨道，小车部分的电动机、减速器、制动器、传动轴、车轮、车体及卷筒部件；
S13、将所建立的三维模型保存为Parasolid(*.x_t)格式文件。
3.根据权利要求1所述的一种桥式起重机动力学机电联合仿真方法，其特征在于，所述步骤S2包括：
S21、运行Adams软件，按照“File→Import”导入S13步骤所建立的三维模型；
S22、在不影响仿真精度的情况下对三维模型进行简化，通过bool运算将主梁和轨道合并为一实体，将车体及电动机、减速器、卷筒、传动轴合并为一实体，提升仿真速率；
S23、建立约束关系：建立车轮与车体的旋转副约束关系，建立车轮与轨道的接触副约束关系，建立主梁与地面的固定副约束关系；
S24、确定主从动轮、建立输入输出关系，并建立相应的输入输出变量：输入变量为电机转速，输出变量为小车速度、第一车轮轮压、第二车轮轮压、第三车轮轮压和第四车轮轮压；
S25、通过Adams内置插件Adams Control Plant Export将动力学模型转换能被Simulink识别的模块，并保存。
4.根据权利要求1所述的一种桥式起重机动力学机电联合仿真方法，其特征在于，所述步骤S3包括：
S31、将Simulink的工作文件同S25步骤所保存的文件路径保持一致；
S32、在Simulink中建立变频调速电机模型，电机采用三相异步交流电机，电机参数根据实际情况设置；
S33、输出电机转速，然后转化为常用单位转/分；
S34、在matlab命令窗口中输入S25步骤所保存的文件名，确定所建立的输入输出变量，接着输入“adams_sys”生成Simulink所能识别的动力学模块，将输入端与电机转速端相连接；
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