Software: SimX - Nadelantrieb - Geometrie und Waerme - Modellverifizierung: Unterschied zwischen den Versionen
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* '''Hinweis:''' Das "richtige" Berechnen bedeutet nicht, dass das Modell in Hinblick auf die Realität ein hinreichend genaues Verhalten zeigt. Nur durch zusätzliche Validierung kann man die gewünschte Glaubwürdigkeit des Modellverhaltens "absichern". | * '''Hinweis:''' Das "richtige" Berechnen bedeutet nicht, dass das Modell in Hinblick auf die Realität ein hinreichend genaues Verhalten zeigt. Nur durch zusätzliche Validierung kann man die gewünschte Glaubwürdigkeit des Modellverhaltens "absichern". | ||
* Da im Rahmen der Lehrveranstaltung nur begrenzt Zeit ist, soll das Modellverhalten anhand folgender Parameter und mit der vorgegebenen Simulationssteuerung überprüft werden (nicht aufgeführte Werte wie in vorherigen Etappen präzisiert!): | * Da im Rahmen der Lehrveranstaltung nur begrenzt Zeit ist, soll das Modellverhalten anhand folgender Parameter und mit der vorgegebenen Simulationssteuerung überprüft werden (nicht aufgeführte Werte wie in vorherigen Etappen präzisiert!): | ||
Hysterese | '''Bauelement- und Betriebsparameter:''' | ||
Anf.Werte | Hysterese : wie in [[Software:_SimX_-_Nadelantrieb_-_Aktordynamik_-_Hysterese-Modell|'''Etappe2''']] vorgegeben | ||
Anschlag | Anf.Werte : mit Fixierung von Zustandsgrößen (wie abschließend in [[Software:_SimX_-_Nadelantrieb_-_Aktordynamik_-_Hysterese-Modell|'''Etappe2c''']] ermittelt) | ||
Diode in Elektronik : "Reale Diode" mit Standardparametern | Anschlag : elastischer Anschlag (k<sub>1,2</sub> = 1e10 N/m und d<sub>1,2</sub> = 1e6 Ns/m) | ||
Elektronik.R_Schutz = 1000 Ohm | Diode in Elektronik : "Reale Diode" mit Standardparametern | ||
Elektronik.V_el | Elektronik.R_Schutz = 1000 Ohm | ||
Nadel.x0 | Elektronik.V_el = 24 V | ||
Feder.k | Nadel.x0 = CAD.d_Papier (Ruhelage direkt auf Papier) | ||
Feder.k = 20 N/mm (mit Vorspannung für 20g!) | |||
'''CAD-Parameter:''' | '''CAD-Parameter:''' | ||
CAD.d_Anker | CAD.d_Anker = 10 mm [Ankerdurchmesser ] | ||
CAD.w_Spule | CAD.w_Spule = 500 [Windungszahl der Spule ] | ||
CAD.R20_Spule | CAD.R20_Spule = 4 Ohm [el. Widerstand der Spule bei 20°C] | ||
CAD.d_Magnet | CAD.d_Magnet = 20 mm [Magnetdurchmesser ] | ||
CAD.K_FeInnen | CAD.K_FeInnen = 0.1 [L_FeInnen/L_Eisen=0.1xx ] | ||
CAD.K_Wickel | CAD.K_Wickel = 0.8 [Wickelfaktor Spule: A_ Cu/A_ges ] | ||
CAD.SpulWand | CAD.SpulWand = 0.3 mm [Wandstärke des Wickelkörpers ] | ||
CAD.Restspalt | CAD.Restspalt = 50 µm [Restluftspalt zw. Anker und Kern ] | ||
CAD.d_Papier | CAD.d_Papier = 0.2 mm [Papierdicke ] | ||
CAD.d_Praegung | CAD.d_Praegung = 0.1 mm [Papier-Restdicke geprägt ] | ||
CAD.x_Matrix | CAD.x_Matrix =-0.65 mm [Papier-Position im Matrixboden ] | ||
CAD.x_Riss | CAD.x_Riss =-0.39 mm [Papier-Rissposition ] | ||
CAD.Re_Eisen | CAD.Re_Eisen = 1.5 mOhm [Wirbelstromwiderstand ] | ||
CAD.rho_Fe | CAD.rho_Fe = 7.8 g/cm³ [Massedichte Eisen ] | ||
CAD.rho_Cu | CAD.rho_Cu = 1.6E-8 Ohm*m [spez. ohm. Widerstand Kupfer ] | ||
CAD.kth_Cu | CAD.kth_Cu = 0.0039 (1/K) [Temperaturkoeff. ohm. Wid. Kupfer] | ||
CAD.kth_Kuehl | CAD.kth_Kuehl = 12 W/(K*m²) [Konvektionskoeff. Magnetfläche ] | ||
CAD.T_Spule | CAD.T_Spule = 100°C [Spulentemperatur für R_Spule ] | ||
'''CAD-Ergebnisse:''' | '''CAD-Ergebnisse:''' | ||
CAD.A_Anker | CAD.A_Anker = 0.785398 cm² | ||
CAD.Deckel | CAD.Deckel = 2.5 mm | ||
CAD.Wand | CAD.Wand = 1.33975 mm | ||
CAD.h_Wickel | CAD.h_Wickel = 3.36025 mm | ||
CAD.d_innen | CAD.d_innen = 10.6 mm | ||
CAD.d_aussen | CAD.d_aussen = 17.3205 mm | ||
CAD.L_innen | CAD.L_innen = 33.3009 mm | ||
CAD.L_aussen | CAD.L_aussen = 54.414 mm | ||
CAD.L_mittel | CAD.L_mittel = 43.8574 mm | ||
CAD.d_Draht | CAD.d_Draht = 0.334189 mm | ||
CAD.L_Wickel | CAD.L_Wickel = 16.3148 mm | ||
CAD.L_Anker | CAD.L_Anker = 8.23826 mm | ||
CAD.V_Anker | CAD.V_Anker = 0.647031 cm³ | ||
CAD.m_Anker | CAD.m_Anker = 5.04684 g | ||
CAD.L_Kern | CAD.L_Kern = 11.1765 mm | ||
CAD.L_Eisen | CAD.L_Eisen = 58.8296 mm | ||
CAD.L_Magnet | CAD.L_Magnet = 21.9148 mm | ||
CAD.L_FeInnen | CAD.L_FeInnen = 5.8830 mm | ||
CAD.L_FeAussen | CAD.L_FeAussen = 52.9466 mm | ||
CAD.Re_FeInnen | CAD.Re_FeInnen = 15 mOhm | ||
CAD.Re_FeAussen | CAD.Re_FeAussen = 1.66667 mOhm | ||
CAD.R_Spule | CAD.R_Spule = 5.248 Ohm | ||
CAD.A_Kuehl | CAD.A_Kuehl = 20.0526 cm² | ||
CAD.Rth_Kuehl | CAD.Rth_Kuehl = 41.5573 K/W | ||
'''''===>>> Der folgende Abschnitt wird noch überarbeitet !!!''''' | |||
'''Ergebnisse der Dynamiksimulation:''' (Klammerwerte für "Draht" anstatt Diode) | '''Ergebnisse der Dynamiksimulation:''' (Klammerwerte für "Draht" anstatt Diode) | ||
Messung.Praegungsmasz = 1.000 | |||
Messung.t_Zyklus = 4.92 ms (4.94 ms) | |||
Messung.t_Riss = 2.134 ms | |||
vMax | Elektronik.vMax =-159.26 V (-158.64 V) | ||
iMax | Elektronik.iMax = 0.7225 A (0.7464 A) | ||
'''Ergebnisse der Spulen-Erwärmung:''' (Klammerwerte für "Draht" anstatt Diode) | '''Ergebnisse der Spulen-Erwärmung:''' (Klammerwerte für "Draht" anstatt Diode) | ||
EW_Spule.y = 3.54 mWs | EW_Spule.y = 3.54 mWs |
Version vom 4. März 2024, 16:39 Uhr
Nun kommt das schwierigste Problem: die richtigen Simulationsergebnisse in Hinblick auf die im Modell berücksichtigten Effekte zu erhalten (Verifizierung="richtige" Berechnung nachweisen):
- Hinweis: Das "richtige" Berechnen bedeutet nicht, dass das Modell in Hinblick auf die Realität ein hinreichend genaues Verhalten zeigt. Nur durch zusätzliche Validierung kann man die gewünschte Glaubwürdigkeit des Modellverhaltens "absichern".
- Da im Rahmen der Lehrveranstaltung nur begrenzt Zeit ist, soll das Modellverhalten anhand folgender Parameter und mit der vorgegebenen Simulationssteuerung überprüft werden (nicht aufgeführte Werte wie in vorherigen Etappen präzisiert!):
Bauelement- und Betriebsparameter:
Hysterese : wie in Etappe2 vorgegeben Anf.Werte : mit Fixierung von Zustandsgrößen (wie abschließend in Etappe2c ermittelt) Anschlag : elastischer Anschlag (k1,2 = 1e10 N/m und d1,2 = 1e6 Ns/m) Diode in Elektronik : "Reale Diode" mit Standardparametern Elektronik.R_Schutz = 1000 Ohm Elektronik.V_el = 24 V Nadel.x0 = CAD.d_Papier (Ruhelage direkt auf Papier) Feder.k = 20 N/mm (mit Vorspannung für 20g!)
CAD-Parameter:
CAD.d_Anker = 10 mm [Ankerdurchmesser ] CAD.w_Spule = 500 [Windungszahl der Spule ] CAD.R20_Spule = 4 Ohm [el. Widerstand der Spule bei 20°C] CAD.d_Magnet = 20 mm [Magnetdurchmesser ] CAD.K_FeInnen = 0.1 [L_FeInnen/L_Eisen=0.1xx ] CAD.K_Wickel = 0.8 [Wickelfaktor Spule: A_ Cu/A_ges ] CAD.SpulWand = 0.3 mm [Wandstärke des Wickelkörpers ] CAD.Restspalt = 50 µm [Restluftspalt zw. Anker und Kern ] CAD.d_Papier = 0.2 mm [Papierdicke ] CAD.d_Praegung = 0.1 mm [Papier-Restdicke geprägt ] CAD.x_Matrix =-0.65 mm [Papier-Position im Matrixboden ] CAD.x_Riss =-0.39 mm [Papier-Rissposition ] CAD.Re_Eisen = 1.5 mOhm [Wirbelstromwiderstand ] CAD.rho_Fe = 7.8 g/cm³ [Massedichte Eisen ] CAD.rho_Cu = 1.6E-8 Ohm*m [spez. ohm. Widerstand Kupfer ] CAD.kth_Cu = 0.0039 (1/K) [Temperaturkoeff. ohm. Wid. Kupfer] CAD.kth_Kuehl = 12 W/(K*m²) [Konvektionskoeff. Magnetfläche ] CAD.T_Spule = 100°C [Spulentemperatur für R_Spule ]
CAD-Ergebnisse:
CAD.A_Anker = 0.785398 cm² CAD.Deckel = 2.5 mm CAD.Wand = 1.33975 mm CAD.h_Wickel = 3.36025 mm CAD.d_innen = 10.6 mm CAD.d_aussen = 17.3205 mm CAD.L_innen = 33.3009 mm CAD.L_aussen = 54.414 mm CAD.L_mittel = 43.8574 mm CAD.d_Draht = 0.334189 mm CAD.L_Wickel = 16.3148 mm CAD.L_Anker = 8.23826 mm CAD.V_Anker = 0.647031 cm³ CAD.m_Anker = 5.04684 g CAD.L_Kern = 11.1765 mm CAD.L_Eisen = 58.8296 mm CAD.L_Magnet = 21.9148 mm CAD.L_FeInnen = 5.8830 mm CAD.L_FeAussen = 52.9466 mm CAD.Re_FeInnen = 15 mOhm CAD.Re_FeAussen = 1.66667 mOhm CAD.R_Spule = 5.248 Ohm CAD.A_Kuehl = 20.0526 cm² CAD.Rth_Kuehl = 41.5573 K/W
===>>> Der folgende Abschnitt wird noch überarbeitet !!!
Ergebnisse der Dynamiksimulation: (Klammerwerte für "Draht" anstatt Diode)
Messung.Praegungsmasz = 1.000 Messung.t_Zyklus = 4.92 ms (4.94 ms) Messung.t_Riss = 2.134 ms Elektronik.vMax =-159.26 V (-158.64 V) Elektronik.iMax = 0.7225 A (0.7464 A)
Ergebnisse der Spulen-Erwärmung: (Klammerwerte für "Draht" anstatt Diode)
EW_Spule.y = 3.54 mWs PW_Mittel.y= 0.719 W (0.716 W) dT_Spule.y = 29.9 K (29.8 K)
Hinweis: Die letzten Ergebnisstellen sind teilweise gerundet. Auch kleine Abweichungen von den aufgelisteten Werten deuten auf Fehler im Modell! Bei den Ergebnissen der Dynamiksimulation, zu denen auch die Wärme-Werte gehören, kann man eine Abweichung in der 3. Ziffernstelle akzeptieren. Ursache ist das numerische Rauschen beim Lösen der Differentialgleichungen im Zeitbereich:
- Achtung: Teilnehmer der Lehrveranstaltung "Optimierung" erzeugen von dem verifizierten Simulationsmodell eine Kopie Etappe_xx_verifiziert.isx mit xx=Teilnehmernummer 01..99 zum Nachweis der exakten Funktion des Modells.