[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于多平臺(tái)聯(lián)合仿真的多級(jí)電動(dòng)缸起豎裝置建模方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111389682.6
• 申請(qǐng)日: 2021-11-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114239158B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-09-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周勇;蔣沁妤;馬尚君
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G06F30/17
• 分類(lèi)號(hào): G06F30/17;G06F30/23;G06T17/00;G06F111/04;G06F111/10;G06F119/14
• 代理公司: 西安凱多思知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 61290
• 代理人: 劉新瓊

1.一種基于多平臺(tái)聯(lián)合仿真的多級(jí)電動(dòng)缸起豎裝置建模方法，其特征在于包括下述步驟：

步驟一，首先建立永磁同步電機(jī)、三級(jí)行星滾柱絲杠、多級(jí)電動(dòng)缸的AMESim模型，在AMESim SKETCH模式下添加永磁同步電機(jī)、減速器和絲杠模塊，永磁同步電機(jī)通過(guò)減速器連接三級(jí)行星滾柱絲杠，三級(jí)行星滾柱絲杠連接負(fù)載函數(shù)，在AMESim SKETCH模式下進(jìn)行連接形成多級(jí)電動(dòng)缸模型；

步驟二，在JMAG-Express完成4對(duì)極54槽的內(nèi)置式永磁同步電機(jī)設(shè)計(jì)，輸入電機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩限制、最大電流限制、額定轉(zhuǎn)速、極對(duì)數(shù)、驅(qū)動(dòng)電壓，設(shè)定材料屬性與定子繞線方式，自動(dòng)生成2D電機(jī)模型；將2D電機(jī)模型導(dǎo)入JMAG-Designer中，對(duì)2D電機(jī)模型劃分網(wǎng)格，設(shè)置驅(qū)動(dòng)電路電流幅值大小、頻率及相位角，計(jì)算出電機(jī)在不供電時(shí)的齒槽轉(zhuǎn)矩和額定電流下的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)矩，將JMAG-Express中2D電機(jī)模型的二維網(wǎng)格數(shù)據(jù)輸入到JMAG-RT中，計(jì)算包含額定電流和最大電流的多組電流值、全相位角的dq軸電磁轉(zhuǎn)矩、電感和磁鏈，生成可用于聯(lián)合仿真的有限元電機(jī)模型.rtt文件；將.rtt文件與步驟一中AMESim建立的多級(jí)電動(dòng)缸模型進(jìn)行聯(lián)合仿真，在AMESim的SUBMODEL模式下選擇步驟一中的永磁同步電機(jī)模塊，將有限元電機(jī)模型.rtt文件導(dǎo)入模塊設(shè)置中，形成AMESim-JMAG-RT模型；

步驟三，根據(jù)實(shí)際負(fù)載情況，建立三級(jí)行星滾柱絲杠三維模型；

根據(jù)起豎的實(shí)際情況計(jì)算負(fù)載函數(shù)，根據(jù)車(chē)體和多級(jí)電動(dòng)缸的相對(duì)安裝位置，建立起豎負(fù)載函數(shù)，在ΔAOB和ΔAOC中根據(jù)三角函數(shù)有：

其中，θ為起豎角度，A為多級(jí)電動(dòng)缸絲杠無(wú)伸縮狀態(tài)時(shí)原點(diǎn)，B為電動(dòng)缸絲杠端與起豎負(fù)載連接點(diǎn)，C為起豎角度為θ后電動(dòng)缸絲杠端與起豎負(fù)載連接點(diǎn)，X為多級(jí)電動(dòng)缸伸出量，O為起豎負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)；

三級(jí)行星滾柱絲杠通過(guò)一級(jí)主絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)一級(jí)螺母平動(dòng)，同時(shí)一級(jí)螺母推動(dòng)二級(jí)行星滾柱絲杠整體軸向運(yùn)動(dòng)，一級(jí)主絲杠還通過(guò)右端六角形型面連接帶動(dòng)二級(jí)空心絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，二級(jí)空心絲杠在型面的周向帶動(dòng)下與一級(jí)主絲杠同軸轉(zhuǎn)動(dòng)，并且?guī)?dòng)二級(jí)螺母平動(dòng)，二級(jí)螺母推動(dòng)三級(jí)行星滾柱絲杠整體軸向運(yùn)動(dòng)，并且通過(guò)型面帶動(dòng)三級(jí)空心絲杠同軸轉(zhuǎn)動(dòng)；在Solidworks中掃描切除特征，掃描路徑為螺旋線，掃描切除的輪廓即螺紋牙型，繪制在與螺旋線垂直的基準(zhǔn)面上；一級(jí)螺母與二級(jí)空心絲杠通過(guò)推力軸承連接，二級(jí)螺母與三級(jí)空心絲杠也通過(guò)推力軸承連接，將建立的三級(jí)滾柱絲杠三維模型導(dǎo)入至ADAMS；

在ADAMS中對(duì)三級(jí)滾柱絲杠添加驅(qū)動(dòng)和絲杠端負(fù)載，在ADAMS-Modify Force設(shè)置負(fù)載力和仿真時(shí)間；完成動(dòng)力學(xué)仿真分析后在AMESim-JMAG-RT模型中進(jìn)行聯(lián)合仿真，在AMESim中創(chuàng)建聯(lián)合仿真接口，選擇AdamsCosim聯(lián)合仿真類(lèi)型，修改基礎(chǔ)模型連接接口為轉(zhuǎn)速-力矩接口，設(shè)置采樣頻率，并編譯文件生成.dll文件；接著在ADAMS中完成多級(jí)電動(dòng)缸伸出量和一級(jí)絲杠驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩兩個(gè)系統(tǒng)變量創(chuàng)建、參數(shù)輸入輸出矩陣創(chuàng)建、一級(jí)主絲杠驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)速傳入?yún)?shù)賦值、三級(jí)推力套筒點(diǎn)力傳入?yún)?shù)賦值，設(shè)置GSE方程，并編寫(xiě)仿真腳本，選擇在AMESim中模型編譯生成的.dll文件作為外部求解器；最后在ADAMS中運(yùn)行腳本仿真形成AMESim-JMAG-ADAMS模型；

步驟四，在AMESim中建立多級(jí)電動(dòng)缸電流、轉(zhuǎn)速、位移三閉環(huán)控制模型，將步驟二中設(shè)計(jì)的永磁同步電機(jī)模塊作為多級(jí)電動(dòng)缸系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)部分，將步驟三中設(shè)計(jì)的三級(jí)行星滾柱絲杠模塊作為多級(jí)電動(dòng)缸系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，三閉環(huán)控制中電流環(huán)采用最大轉(zhuǎn)矩電流比控制，轉(zhuǎn)速環(huán)與位置環(huán)采用模糊PID算法進(jìn)行控制，給定起豎角度，得到多級(jí)電動(dòng)缸起豎系統(tǒng)的起豎時(shí)間，驗(yàn)證多平臺(tái)聯(lián)合仿真建模方法能準(zhǔn)確表征多級(jí)電動(dòng)缸起豎裝置系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性和運(yùn)動(dòng)精度，并預(yù)測(cè)該裝置的起豎時(shí)間。