ЦНИИ «Судового машиностроения» оценил потенциал Engee для импортонезависимого моделирования

Модель гидропривода

Результаты моделирования в Engee совпали с результатами аналогичного расчёта в MATLAB

Выполнена параметризация в соответствии с требованиями сотрудников ЦНИИ СМ

Выполнен перенос модели из MATLAB в Engee

Перенос модели гидропривода с системой управления из MATLAB/Simulink в Engee

Результаты

Задача

Гидропривод — это система, использующая жидкость (обычно масло) под давлением для передачи усилия и создания движения. Она обеспечивает высокую мощность, плавность и точность управления. Это обуславливает её широкое применение в различных отраслях. Гидроприводы являются ключевыми компонентами строительной и сельскохозяйственной техники (экскаваторы, тракторы), промышленного оборудования (прессы, станки), авиационных систем (управление рулями, шасси), судов (рулевое управление, подруливающие устройства, палубные механизмы) и автомобилей (усилители руля)

Цель проекта

Целью данного проекта было исследовать возможность использования программного обеспечения Engee в качестве альтернативы Matlab/Simulink для моделирования систем автоматического управления. В качестве тестового примера использовалась система управления положением штока гидроцилиндра одностороннего действия.

Основная задача заключалась в переносе существующей модели гидропривода с системой управления из Matlab/Simulink в среду Engee и последующем сравнении результатов моделирования. Для этого потребовалось выполнить перенос модели гидроцилиндра, трубопроводов, клапана и системы управления в Engee с использованием его специализированных библиотек гидравлики и механики. Систему управления, основанную на сравнении заданного и текущего положения штока и формировании управляющего сигнала, реализовали с помощью базовых блоков Engee: сумматора, ПИД-регулятора и блока задержки.

Также необходимо было решить проблему алгебраической петли в контуре управления, характерную для подобных моделей, путем введения блока задержки. После проведения симуляции в Engee были записаны и визуализированы данные (положение, скорости, давления) для качественного и количественного сравнения с результатами, полученными в Matlab/Simulink.

В Engee была собрана замкнутая система управления положением штока. Ее работа основана на принципе обратной связи: заданное положение (0.12 м) сравнивается с текущим, рассчитанная ошибка обрабатывается ПИД-регулятором, который формирует управляющий сигнал для гидравлического клапана, регулирующего поток жидкости в цилиндр и перемещающего шток к цели.

Результаты моделирования в Engee показали, что система успешно отрабатывает перемещение штока на 0.12 м за время переходного процесса около 0.25 с. Ключевым преимуществом использования ПИД-регулятора стало существенное снижение амплитуды автоколебаний, присущих простым двухпозиционным системам (где клапан работает только в состояниях «открыт/закрыт»), и полное устранение нежелательного перерегулирования (проскакивания заданной точки), что обеспечило точное позиционирование

Работа по переносу модели в Engee прошла успешно, во многом благодаря схожести принципов построения моделей в обеих средах. Было отмечено и существенное отличие: параметры сухого трения в модели цилиндра Engee учитываются по умолчанию, тогда как в Matlab для этого требуется отдельный блок.

По результатам работы все поставленные задачи проекта были успешно выполнены. Модель гидропривода с системой управления корректно перенесена в среду Engee. Сравнение результатов симуляции подтвердило адекватность модели в новой среде и выявило особенности её реализации, такие как встроенный учет трения в модели цилиндра.

Среда продемонстрировала высокую гибкость при разработке и моделировании систем управления гидроприводом, включая построение моделей, настройку управляющих алгоритмов и проведение имитационных испытаний.

Результаты проекта

Результаты подтвердили, что Engee способна полноценно заменить MATLAB в задачах проектирования и моделирования систем управления. Это не просто альтернатива — это современное, отечественное решение, которое готово к полноценному промышленному применению.


«Для моделирования систем управления лучше нет, чем Matlab и Engee, но Engee наша, российская!»

— заместитель главного конструктора ЦНИИ «Судового машиностроения»

Смотреть все