閥殼油封軸承壓裝機(jī)設(shè)計(jì)【含全套CAD圖紙】

喜歡就充值下載吧，，資源目錄下展示的全都有，，下載后全都有，dwg格式的為CAD圖紙，有疑問(wèn)咨詢QQ：414951605 或1304139763 長(zhǎng)春工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（外文翻譯） CHANGCHUN INSTITUTE OF TECHNOLOGY HIL Simulation of Aircraft Thrust Reverser Hydraulic System In Modelica 基于Modelica半實(shí)物仿真的飛機(jī) 反推力裝置液壓系統(tǒng) 資料來(lái)源： EBSCOhost數(shù)據(jù)庫(kù) 設(shè)計(jì)題目： 閥殼油封軸承壓裝機(jī) 學(xué)生姓名： 耿唯軒 學(xué)院名稱： 國(guó)際教育學(xué)院 專業(yè)名稱： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班級(jí)名稱： 機(jī)制1646 學(xué) 號(hào)： 1622421610 指導(dǎo)教師： 關(guān)鐵鷹 教師職稱： 副教授 完成時(shí)間： 2020年5月19日 第七屆會(huì)議論文集Modelica語(yǔ)言，科莫，意大利，9月20日至22日，2009 基于Modelica半實(shí)物仿真的 飛機(jī)反推力裝置液壓系統(tǒng) 趙建軍1 李自強(qiáng)1 丁劍烷1 陳利平1 王祈福1 陸清2王宏鑫2吳爽2 1：計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)中心，機(jī)械學(xué)院，華中科技大學(xué)。科技及技術(shù)。湖北省武漢市，中國(guó)，430074 2：上海飛機(jī)設(shè)計(jì)研究所，中國(guó)商用飛機(jī)集團(tuán)有限公司，上海，200436 {jjzhao168, willhave, jwdingwh, chenliping.ty}@gmail.com wangqf@hust.edu.cn lq70300@126.com whongxin@sina.com wushuanga@sohu.com 摘要：本文介紹了一個(gè)解決方案來(lái)建立一個(gè)硬件在環(huán)（HIL）仿真系統(tǒng)與Modelica語(yǔ)言為基礎(chǔ)的民間飛機(jī)推力逆向仿真平臺(tái)系統(tǒng) -機(jī)電工程在Windows系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用硬件在環(huán)仿真平臺(tái)“機(jī)電工程”，以模型和模擬的推力反向器的液壓系統(tǒng)，并采取硬件- 作為模擬輸入PLC的輸出信號(hào)。建模模塊，通信模塊，解決模塊，動(dòng)畫模塊和控制模塊包括硬件在環(huán)仿真平臺(tái)中，其關(guān)鍵技術(shù)和實(shí)施細(xì)節(jié)規(guī)定。HIL系統(tǒng)已成功應(yīng)用于ARJ21飛機(jī)液壓系統(tǒng)仿真反推力。它可以模擬液壓系統(tǒng)在正常狀態(tài)，故障狀態(tài)以及其他工作條件，以驗(yàn)證控制邏輯和評(píng)價(jià)系統(tǒng)的關(guān)鍵性能，從而幫助減少了實(shí)驗(yàn)成本，優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞：飛機(jī)推力反向器的液壓系統(tǒng)，實(shí)時(shí)仿真，硬件在環(huán)，Modelica 1. 簡(jiǎn)介 推力反向器[1]作為飛機(jī)引擎的一部分，是飛機(jī)著陸減速裝置，它可以有效地縮短了滑行距離。推力反向器是一個(gè)典型的復(fù)雜物理系統(tǒng)，涉及機(jī)械，電子，液壓，控制等領(lǐng)域。為了驗(yàn)證推力反向器的控制邏輯，我們可以進(jìn)行地面試驗(yàn)及飛行的推力反向器真正件實(shí)驗(yàn)，但這種方法具有較高的成本和安全性差，而且只限于不同的自然條件。此外，這種方法，對(duì)極端條件下的測(cè)試是非常困難的。Modelica語(yǔ)言為基礎(chǔ)的硬件在環(huán)仿真系統(tǒng)可以解決上述問(wèn)題。首先，基于Modelica[2，3]是一個(gè)免費(fèi)的，面向?qū)ο蟮拇笮?，?fù)雜和異構(gòu)的物理系統(tǒng)的語(yǔ)言formodeling。這是適合多領(lǐng)域建模。在數(shù)學(xué)描述Modelica語(yǔ)言模型是由微分，代數(shù)和離散方程。Modelica語(yǔ)言，我們可以在整個(gè)反推模型，它涉及機(jī)械，電子，液壓和控制領(lǐng)域。其次，HIL系統(tǒng)同時(shí)使用真實(shí)邏輯控制元件和反推力模型來(lái)實(shí)現(xiàn)模擬。HIL系統(tǒng)可以驗(yàn)證這在varietyof工作條件的控制邏輯，它的成本非常低。此外，有了這個(gè)系統(tǒng)，就沒(méi)有必要考慮安全性。 本文介紹了一個(gè)解決方案來(lái)建立一個(gè)模擬平臺(tái)與基于Modelica語(yǔ)言反推力HIL模擬系統(tǒng) –機(jī)電工程[4]與Windows操作系統(tǒng)的普通電腦。它使用為例，先進(jìn)的區(qū)域噴氣飛機(jī)的推力反向器在21世紀(jì)（ARJ21的），這是設(shè)計(jì)和公司的中國(guó)商用飛機(jī)有限公司（專員）制造。首先，它介紹了硬件在環(huán)仿真系統(tǒng)的總體框架，然后詳細(xì)說(shuō)明了仿真平臺(tái)，這是建模模塊，解決，溝通，動(dòng)畫及和記控制的幾個(gè)重要模塊，最后演示了該系統(tǒng)的成功應(yīng)用ARJ21的推力反向器模擬。 2系統(tǒng)概述 一般來(lái)說(shuō)，硬件在環(huán)仿真系統(tǒng)由主機(jī)上的Windows操作系統(tǒng)和實(shí)時(shí)目標(biāo)機(jī)器上運(yùn)行的PC運(yùn)行的操作系統(tǒng)， 這種系統(tǒng)具有較高的實(shí)時(shí)功能，但非常昂貴。ARJ21飛機(jī)的推力反向器是由液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，它主要是由六電磁液壓閥，其國(guó)家所有的推力反向器控制開(kāi)關(guān)取決于控制。在模擬實(shí)驗(yàn)中，PLC作為反推控制器產(chǎn)生控制信號(hào)，液壓閥6根據(jù)的推力反向器控制開(kāi)關(guān)和反饋信號(hào)從模擬平臺(tái)的狀態(tài)。和反饋信號(hào)將只用于故障觸發(fā)。因此，模擬不需要很高的實(shí)時(shí)能力。 該硬件在環(huán)仿真系統(tǒng)，在這篇文章中討論，不需要昂貴的“真正的“實(shí)時(shí)系統(tǒng)。它可以運(yùn)行于Windows操作系統(tǒng)的普通計(jì)算機(jī)和采樣頻率可以達(dá)到50赫茲，這是足夠的推力反向器模擬的要求。 在圖1所示的系統(tǒng)的概述。HIL仿真系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)基于PLC和仿真平臺(tái)“機(jī)電工程”，這五個(gè)軟件模塊組成- 建模模塊，解決模塊，通信模塊，動(dòng)畫模塊和硬件在環(huán)控制模塊。 圖1：系統(tǒng)概述 PLC中，作為在HIL系統(tǒng)的硬件部分使用，接收電子信號(hào)控制開(kāi)關(guān)，以及模擬反饋信號(hào)，并發(fā)送控制信號(hào)的邏輯運(yùn)算后的仿真平臺(tái)。機(jī)電工程，以Modelica語(yǔ)言為基礎(chǔ)的綜合開(kāi)發(fā)環(huán)境，是用來(lái)作為建模和硬件在環(huán)仿真系統(tǒng)的仿真平臺(tái)。推力反向器是模擬對(duì)象，這是基于Modelica模型。根據(jù)該模型，求解模塊產(chǎn)生的疑問(wèn)，這是實(shí)時(shí)計(jì)算工作。通訊模塊是實(shí)時(shí)仿真平臺(tái)之間的數(shù)據(jù)交換和PLC負(fù)責(zé)。該動(dòng)畫模塊接收從解決模塊和驅(qū)動(dòng)器的三維動(dòng)畫的結(jié)果數(shù)據(jù)。囪基發(fā)展控制模塊，它的面板，如圖2所示，為啟動(dòng)和終止仿真，仿真參數(shù)設(shè)置負(fù)責(zé)，展現(xiàn)與其他模塊進(jìn)行通信，以及關(guān)鍵數(shù)據(jù)。 圖2：半實(shí)物仿真系統(tǒng) 仿真過(guò)程如下： 1) 在分析了反推力系統(tǒng)，組件模型和系統(tǒng)模型）創(chuàng)建于Modelica語(yǔ)言。 2) 在設(shè)置與控制模塊的硬件在環(huán)仿真面板參數(shù)，模擬開(kāi)始：HIL模式轉(zhuǎn)換控制模塊，然后生成一個(gè)求解器模塊解決，這將是在一個(gè)新的程序調(diào)用。 3) 通信模塊是由所謂的硬件在環(huán)控制模塊接收來(lái)自PLC的控制信號(hào)。經(jīng)過(guò)翻譯，這些信號(hào)會(huì)顯示在面板上，并傳送到求解程序。 4) 在求解過(guò)程中接收控制信號(hào)并在每個(gè)周期計(jì)算。當(dāng)計(jì)算完成后，解算器發(fā)送的結(jié)果到HIL控制模塊，并等待下一個(gè)周期。 5) HIL控制模塊接收來(lái)自求解過(guò)程的結(jié)果，并顯示在HIL控制模塊的硬件面板，并交付給動(dòng)畫模塊來(lái)驅(qū)動(dòng)的實(shí)時(shí)動(dòng)畫。與此同時(shí)，HIL控制模塊命令通訊模塊發(fā)送結(jié)果反饋信號(hào)給PLC。 6) PLC采用反饋信號(hào)和控制作為輸入開(kāi)關(guān)狀態(tài)，邏輯運(yùn)算后，發(fā)送控制信號(hào)到仿真平臺(tái)。 7) 重復(fù)步驟3，直到終止循環(huán)的模擬。 3關(guān)鍵技術(shù) 3.1建模 在分析了ARJ21飛機(jī)的推力反向器的液壓系統(tǒng)，我們開(kāi)發(fā)了一個(gè)專用液壓庫(kù)：Hydrau -Comac，這是在HyLibLight的液壓庫(kù)。Hydrau_Comac庫(kù)提供ARJ21的推力反向器和輔助液壓元件庫(kù)，如隔離控制閥（側(cè)腦室），兜帽鎖（氯），方向控制閥（直流電壓），液壓執(zhí)行器，管，負(fù)載，以及流體的特性。這些模型是根據(jù)自身構(gòu)造方程及其參數(shù)的檢測(cè)結(jié)果判定是否有必要校準(zhǔn)。為了滿足實(shí)時(shí)性的要求，Hydrau_Comac庫(kù)還提供簡(jiǎn)化的實(shí)時(shí)組件模型。Hydrau_Comac庫(kù)的結(jié)構(gòu)如圖3所示。 圖3：Hydrau_Comac庫(kù)的結(jié)構(gòu) 在HyLibLight庫(kù)和Hydrau_Comac庫(kù)的基礎(chǔ)上，我們模擬ARJ21的反推力液壓系統(tǒng)，提供簡(jiǎn)化的系統(tǒng)模型（圖4）實(shí)時(shí)硬件在環(huán)仿真，以及詳細(xì)的系統(tǒng)模型進(jìn)行離線仿真（圖5）。 圖4：實(shí)時(shí)反推力系統(tǒng)模型 圖5：離線系統(tǒng)模型與管道 3.2求解 HIL仿真模型的模型解決與離線模擬解決不同。HIL仿真解決不僅需要與外部硬件交換數(shù)據(jù)，而且還保證物理時(shí)間之間在現(xiàn)實(shí)世界中的模擬和邏輯時(shí)間同步。為了識(shí)別輸入和輸出數(shù)據(jù)，我們使用“輸入“和“輸出’”前綴修改輸入變量和輸出變量，因此，我們可以保證計(jì)算順序-從輸入變量到輸出變量。此外，根據(jù)Modelica的規(guī)范，輸入變量和輸出變量可用于外部通信，因此，外部交換數(shù)據(jù)需要在配置文件中記錄。根據(jù)在配置文件中記錄，聯(lián)營(yíng)的解決模塊輸入/輸出共享內(nèi)存變量。求解器模塊從共享內(nèi)存中讀取輸入數(shù)據(jù)，并寫入輸出數(shù)據(jù)到那里。 HIL控制模塊寫入輸入數(shù)據(jù)從PLC的共享內(nèi)存中，并從哪里讀取輸出數(shù)據(jù)。 實(shí)時(shí)流程圖解決是如圖6所示。在每一個(gè)采樣周期，如果他們的數(shù)據(jù)變動(dòng)，解決模塊將會(huì)從共享內(nèi)存中提取輸入數(shù)據(jù)并檢查。如果更改，這意味著會(huì)導(dǎo)致事件的外面環(huán)境改的變化，從而使解決模塊需要做事件循環(huán)。然后，解決模塊計(jì)算，并寫入所要求的輸出數(shù)據(jù)到共享內(nèi)存。 圖6：流動(dòng)的實(shí)時(shí)圖表求解 我們使用定時(shí)器來(lái)實(shí)現(xiàn)同步。通過(guò)調(diào)用查詢性能頻率（）函數(shù)，我們可以得到，并調(diào)用查詢性能計(jì)數(shù)器（）在兩個(gè)時(shí)間點(diǎn)功能的機(jī)器內(nèi)部定時(shí)器的時(shí)鐘頻率，我們可以得到一個(gè)計(jì)數(shù)。隨著頻率和數(shù)量，我們可以知道這兩個(gè)時(shí)間點(diǎn)之間的精確時(shí)間。利用這種方法，我們可以知道在一個(gè)周期內(nèi)所花費(fèi)的時(shí)間并把這時(shí)間稱為一個(gè)變量的物理循環(huán)時(shí)間。在下一個(gè)周期開(kāi)始時(shí)物理循環(huán)時(shí)間超過(guò)采樣周期。這種方法的計(jì)時(shí)誤差小于1ms。 在每個(gè)周期中，模塊檢查是否解決在計(jì)算所花費(fèi)的時(shí)間長(zhǎng)于采樣周期。如果計(jì)算超過(guò)采樣周期，但不超過(guò)可接受的時(shí)間，該模塊將報(bào)告一個(gè)警告。而如果計(jì)算超出可接受的時(shí)間，該模塊將報(bào)告錯(cuò)誤并退出。因此，為了實(shí)現(xiàn)高實(shí)時(shí)性，仿真系統(tǒng)需要運(yùn)行在高性能計(jì)算機(jī)，以確保解決的速度。 3.3通訊 在HIL仿真中，如何溝通仿真平臺(tái)和PLC，以及如何保證精確的通信頻率是實(shí)時(shí)能力的關(guān)鍵因素。通過(guò)使用通訊模塊，仿真平臺(tái)采用PLC通過(guò)RS232串行端口通信。通訊參數(shù)如下：57.6kbps的傳輸速率，8位數(shù)據(jù)位，1位停止位，無(wú)奇偶校驗(yàn)和固定字長(zhǎng)的數(shù)據(jù)幀。根據(jù)該指定，從模擬平臺(tái)傳輸?shù)絇LC的數(shù)據(jù)將被轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)幀。然后，PLC將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換幀檢索內(nèi)容。通訊模塊調(diào)用Windows API函數(shù)進(jìn)行串口通訊：調(diào)用CreateFile（）函數(shù)打開(kāi)串口，writeFile（）函數(shù)將數(shù)據(jù)寫入到串行端口，用readfile（）函數(shù)來(lái)讀取串口數(shù)據(jù)。 PLC采用高速串口通信模塊CP341來(lái)實(shí)現(xiàn)通信。FB7的CP341功能塊負(fù)責(zé)接收從模擬平臺(tái)的數(shù)據(jù)，并且FB8的CP341功能塊是將數(shù)據(jù)發(fā)送到模擬平臺(tái)負(fù)責(zé)。通過(guò)使用定時(shí)器，串行口通信的頻率可以被控制。串口通信的頻率是相同的采樣頻率。PLC使用其內(nèi)部定時(shí)器，其最小時(shí)間間隔可為10ms。由于PLC是電路工作，因此，定時(shí)精度取決于PLC控制程序運(yùn)行周期。在正常情況下，PLC控制程序運(yùn)作周期可小于1毫秒，精度可以達(dá)到1毫秒。通訊模塊在于Windows操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，使用多媒體定時(shí)器 “時(shí)間設(shè)置事件（）“定時(shí)控制，并實(shí)現(xiàn)串口讀寫回調(diào)功能操作，精度也能達(dá)到1毫秒。 3.4動(dòng)畫 一般來(lái)說(shuō)，基于Modelica多體動(dòng)畫的實(shí)施有3個(gè)步驟：首先，求解計(jì)算模型生成的結(jié)果數(shù)據(jù)，然后將被用來(lái)形成動(dòng)畫數(shù)據(jù)；其次，幾何模型建立；第三，幾何模型的動(dòng)畫數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)并在屏幕上顯示出來(lái)。對(duì)于實(shí)時(shí)仿真，我們需要在每個(gè)周期的最新的動(dòng)畫數(shù)據(jù)，但它需要較長(zhǎng)時(shí)間，不能滿足實(shí)時(shí)性要求。幸運(yùn)的是，反推只有一個(gè)自由議案，也就是驅(qū)動(dòng)可以來(lái)回移動(dòng)。因此，我們可以首先創(chuàng)建一個(gè)離線的動(dòng)畫，然后用執(zhí)行器來(lái)部署可變長(zhǎng)度變量使該離線動(dòng)畫顯示，從而保證動(dòng)畫的同步性。具體過(guò)程如下： 首先，建立了推力反向器多體運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，并執(zhí)行離線仿真，使仿真結(jié)果文件生成；其次，閱讀模擬結(jié)果的文件并創(chuàng)建三維動(dòng)畫；第三，建立一對(duì)一的執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間的映射關(guān)系的長(zhǎng)度和脫機(jī)部署動(dòng)畫幀變量；最后，進(jìn)行了實(shí)時(shí)仿真，獲得該變量的值，并用它來(lái)驅(qū)動(dòng)動(dòng)畫。 4應(yīng)用 HIL仿真系統(tǒng)已成功應(yīng)用于ARJ21飛機(jī)液壓系統(tǒng)仿真反推力。仿真平臺(tái)的用戶界面如圖7所示。邏輯控制部分的硬件實(shí)現(xiàn)與西門子S7- 300系列PLC類似，其中包括電源模塊，CPU模塊，離散輸入模塊，離散輸出模塊，模擬量輸入模塊，模擬量輸出模塊，串口通信模塊和觸摸屏。PLC控制程序的開(kāi)發(fā)和STEP7一樣以及觸摸屏界面（圖7）開(kāi)發(fā)與Flexcible2005一起。采用可編程控制器控制開(kāi)關(guān)的推力反向器，或從觸摸屏作為輸入信號(hào)的數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)一番邏輯運(yùn)算，它輸出數(shù)據(jù)相當(dāng)于仿真平臺(tái)的控制信號(hào)。 圖7：觸摸面板的PLC 機(jī)電工程運(yùn)行于Windows操作系統(tǒng)與通用計(jì)算機(jī)。我們與仿真平臺(tái)機(jī)電工程計(jì)算機(jī)是一種具有英特爾酷睿2 2.8G的CPU，2G內(nèi)存，ATI的3450HD顯卡和19英寸液晶顯示器戴爾桌面。在這種配置中，ARJ21的反推力液壓系統(tǒng)的實(shí)時(shí)仿真周期可以達(dá)到20毫秒。結(jié)果數(shù)據(jù)和HIL仿真系統(tǒng)生成曲線與試驗(yàn)基本吻合，所不同的也是可以接受的。（表1，圖8，圖9）。 表1：部署時(shí)間及充填時(shí)間的執(zhí)行器 圖8：執(zhí)行器壓力試驗(yàn)曲線 9：執(zhí)行機(jī)構(gòu)的壓力仿真曲線 HIL仿真系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低。通過(guò)對(duì)ARJ21飛機(jī)液壓系統(tǒng)仿真反推力，我們可以驗(yàn)證在各種工況的控制邏輯，評(píng)價(jià)系統(tǒng)的關(guān)鍵性能，使數(shù)量和測(cè)試成本可降低，以及ARJ21的設(shè)計(jì)優(yōu)化飛機(jī)液壓系統(tǒng)及測(cè)試可以提供依據(jù)。 5結(jié)論 本文演示了以Modelica為基礎(chǔ)的HIL硬件仿真專為??飛機(jī)液壓系統(tǒng)研制反推力的解決方案。HIL硬件仿真系統(tǒng)，運(yùn)行在Windows操作系統(tǒng)的普通計(jì)算機(jī)上，通過(guò)與外部硬件進(jìn)行串行端口通信。HIL仿真系統(tǒng)的成本非常低，而且其采樣周期可長(zhǎng)達(dá)20毫秒，因此特別適合用于對(duì)那些不需要非常高的實(shí)時(shí)功能的情況下。該仿真原型應(yīng)用ARJ21的推力反向器的模擬表明，該HIL硬件仿真系統(tǒng)，它采用基于Modelica語(yǔ)言模型飛機(jī)推力反向器的液壓系統(tǒng)和PLC控制系統(tǒng)連接，能大大提高測(cè)試效率，減少測(cè)試數(shù)量和測(cè)試成本。 今后的工作是要加強(qiáng)與一般的Windows計(jì)算機(jī)模擬實(shí)時(shí)功能，以及使用機(jī)電工程生成目標(biāo)代碼，它可以用于實(shí)時(shí)系統(tǒng)。 致謝 這項(xiàng)工作得到了中國(guó)國(guó)家自然科學(xué)基金（批準(zhǔn)No.60704019和Grant No.60874064）。 特別感謝Medelon公司認(rèn)可使用HyLibLight庫(kù)。 縮略語(yǔ) ARJ21的：21世紀(jì)先進(jìn)的支線飛機(jī) 申訴專員：中國(guó)工商有限公司飛機(jī)公司 發(fā)光：兜帽鎖 側(cè)腦室：隔離控制閥 直流電壓：方向控制閥 PLC：可編程邏輯控制器 HIL發(fā)展：硬件在半實(shí)物 參考文獻(xiàn) 1]羅伯特瓊斯一，推力反向器。 US4373328，1983,2。 [2]彼得Fritzson，Engelson瓦迪姆?；贛odelica統(tǒng)一的面向?qū)ο笳Z(yǔ)言系統(tǒng)建模與仿真[1]。第12屆歐洲會(huì)議面向?qū)ο笠?guī)劃的研究[J]。 1998年，67- 90。 [3]彼得Fritzson，面向?qū)ο蟮脑瓌tModelica語(yǔ)言建模與仿真2.1。皮斯卡塔韋，臺(tái)北：清華大學(xué)出版社，2004。 [4]范立舟，陳莉萍，吳一中，丁建萬(wàn)，趙建軍，章云慶，機(jī)電工程：一個(gè)多域物理建模與仿真系統(tǒng)基于Modelica現(xiàn)代的IDE，第五屆國(guó)際基于Modelica會(huì)議，第2卷，725-732，2006 窗體頂端 - 10 -