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某机电平台系统热特性虚拟试验研究

发布时间:2018-04-15 08:35

  本文选题:虚拟试验 + 热仿真 ; 参考:《北京理工大学》2016年硕士论文


【摘要】:某机电系统工作条件苛刻,温差变化大,其工作精度很大程度上被其内部温度环境决定。系统工作过程中,内部有热源不断生热,内部各部件之间,部件与外部环境之间存在着多种形式的热传递。深入研究系统的热特性,可以更加全面的了解系统在工作过程中的温度场分布情况,为结构设计优化和温控系统的研发提供数据支持和理论依据。本文主要针对某机电平台系统的简化模型开展热特性分析。搭建了简化机电系统实物样机,开展温度测试试验。利用流体传热仿真软件FloEFD建立了简化机电平台系统温度场瞬态分析有限元模型,进行数值模拟计算,并以实际试验结果为依据对数值仿真结果进行标定,验证了数值模拟模型的有效性。基于试验结果与数值仿真结果,针对机电系统多热源-多测温点的特性,提出了一个热源只控制距其最近的测温点的温控策略。根据机电系统的工作特性,提出分为快速升温、调控、稳态三个阶段的PID温控方案。运用VB6.0编写温控算法,并开发了温控试验GUI。为了实现温控算法和数值计算模型的温控联合仿真,开发了针对FloEFD的联合仿真接口程序。通过该接口可以更改相关热模型参数,实时的控制仿真计算。开发了针对Aglient34972A的数据采集接口程序,实现了对简化平台系统的半实物仿真,达到了较高的温控精度。通过虚拟温控联合仿真和半实物仿真试验,验证了温控算法的有效性。对简化机电系统的热特性规律进行总结,针对系统内部热源的数量和热源的位置进行温度场优化,得出对该系统温度场分布的初步优化方案。
[Abstract]:The operating conditions of a mechanical and electrical system are harsh and the temperature difference varies greatly, and its working precision is largely determined by its internal temperature environment.In the working process of the system, there are many kinds of heat transfer between the internal components and the external environment.By studying the thermal characteristics of the system, we can understand the distribution of the temperature field in the working process, and provide the data support and theoretical basis for the structure design optimization and the research and development of the temperature control system.In this paper, the thermal characteristics of a simplified model of an electromechanical platform system are analyzed.A simplified prototype of mechanical and electrical system was built and temperature test was carried out.Using the fluid heat transfer simulation software FloEFD, a simplified finite element model for transient analysis of the temperature field of the electromechanical platform system is established, and the numerical simulation results are calibrated based on the actual experimental results.The validity of the numerical simulation model is verified.Based on the experimental results and numerical simulation results, a temperature control strategy is proposed to control only the nearest temperature measurement points in electromechanical systems.According to the working characteristics of the electromechanical system, a PID temperature control scheme is proposed, which can be divided into three stages: fast heating, regulating and steady-state.The temperature control algorithm is programmed by VB6.0, and the temperature control test is developed.In order to realize the temperature control joint simulation of temperature control algorithm and numerical calculation model, a joint simulation interface program for FloEFD is developed.Through this interface, the parameters of the related thermal model can be changed, and the real-time control simulation calculation can be carried out.The data acquisition interface program for Aglient34972A is developed, and the hardware-in-the-loop simulation of the simplified platform system is realized, which achieves high temperature control precision.The effectiveness of the temperature control algorithm is verified by virtual temperature control joint simulation and hardware-in-the-loop simulation.This paper summarizes the thermal characteristics of the simplified electromechanical system, optimizes the temperature field of the heat source and the position of the heat source in the system, and obtains a preliminary optimization scheme for the distribution of the temperature field of the system.
【学位授予单位】:北京理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TH-39

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本文编号:1753381

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