SIMULINK在液压系统仿真中的应用_侯友夫.pdf

10江苏煤炭2002年第1期SIMULINK在液压系统仿真中的应用侯友夫,李龙海,陈飞(中国矿业大学机电学院,江苏徐州221008)[摘要]介绍了SIMULINK软件包的特点,并以蓄能器—液压缸系统为例,建立了液压系统的动态模型,给出了仿真模型,结果表明SIMULINK是液压系统仿真的一条有效途径。[关键词]SIMULINK;仿真;液压系统[中图分类号]TH137.1[文献标识码]A[文章编号]1003-6083(2002)01-0010-02液压缸有蓄能器供油,现求不同时间的位移,0前言速度,即活塞的运动轨迹。液压系统由蓄能器,二液压系统的动态仿真对于改进液压系统的设位二通电磁换向阀,单向阀和液压缸组成。单向计和提高液压系统可靠性都具有重要的意义。随阀防止蓄能器油液外流,当换向阀断电时,即处于着液压系统逐渐趋于复杂和对液压系统仿真精度原始状态,即t=0,位移x=0,速度v=0,活塞静要求的不断提高,传统的利用微分方程和差分方止不动。蓄能器是气液蓄能器,当两位两通电磁程的仿真技术已不能满足需要。MATLAB语言换向阀通电后,流量Q由蓄能器流出,经换向阀集科学计算、自动控制、信号处理等功能于一体,流入液压缸右侧,克服液压缸的阻力使活塞向左具有极高的编程效率。利用MATLAB提供的运动[2]。活塞克服的阻力有:SIMULINK软件包可以方便的对液压系统的动质量惯性力:M×dv/dt态特性进行仿真[1]。粘性阻尼摩擦力:f×v负载弹簧力×1实例:Kx恒负载力:F1SIMULINK软件包是实现动态系统建模、其中M为负载质量,f为粘性阻尼系数,K为仿真的一个集成环境,它使MATLAB的功能得负载弹簧刚度。到进一步的扩展。SIMULINK软件包能实现可液压缸右部压力为,活塞有效面积为A。p2视化建模。在视窗里,用户通过鼠标操作就可以活塞运动平衡方程为:建立直观的系统模型,并进行仿真。实现了多工×A=M×/d+f×+K×+F(1)p2dvtvx1作环境间文件和数据交换具有方便、直观和灵活,当略去管路沿程损失时,有的优点。因此SIMULINK软件包是对液压系统p=p-△p(2)的动态特性进行仿真的强有力的工具。下面通过21r式中p—蓄能器初始压力;一个例子,说明其具体应用。1Δp—阀的压力降。已知一液压系统如图1所示。r△p=C×Q2=C×A2×V2(3)r式中C—阀的流量系数;V—流过阀口的油的速度。若确定就可确定。p1,p2可由气体状态方程求p1×=m×R×T(4)p1v1式中—气体压力p1;—气体容积v1;图1液压系统原理图m—气体质量;2002年第1期侯友夫等SIMULINK在液压系统仿真中的应用11R—气体常数;(1)利用MATLAB中SIMULINK模块库可T—气体温度。以直接根据系统的数学模型来构造仿真模型,而等温过程m,R,T是常数,则有无需将数学模型作任何变换,也无需编制复杂的×=G而=V+A×程序,极大的提高了编程效率。p1v1v10x其中V是=0=0时的容积,在系统中(2)利用模块库来构造仿真模型是一种时域0t,x已经确定。所以仿真,可以任意设置参数t,方便的观察到系统变=G/(V+A×)(5)化的全过程。p10x将式(3),(5)代入(2)得:(3)直接利用数学模型进行仿真,简单而又可=G/(V+A×)-C×A2×2(6)靠,直观而又逼真。p20xV将式(6)代入式(1)可得到系统的状态方程:(4)在设计真实的系统前,进行仿真,通过调整不同的参数观察曲线的变化可以知道诸参数d/dt=(G×A(V+A×)-F-K×-,,v0xx对系统的影响,有利于选择优化参数,设计出合理C×A3×v2-f×v)/M的系统。通过对已有的系统仿真,可以了解和评dx/dt=v(7)价系统的特性,找出影响系统特性的关键因素,从这就是系统的数学模型。将其转成如图2所而提出合理的改进措施。示的仿真模型[3]。在仿真模型中各参数取值为:K=1e3kg/m,f=5e3kg,m=1e3kg,c=0.6,f=[参考文献]0.05,g=11.876e6Pam3,A=22.0096e-2,F=[1]徐家蓓.控制系统仿真[M].北京理工大学出版社,1e3。1998:32-34.[2]张志涌,等.精通MATLAB5.3版[M].北京航空航天出版社,2001:330-396.[3]石红雁,许纯新,付连宇.基于SIMULINK的液压系统计算机仿真[J],农业机械学报,2000,(5):31.[作者简介]侯友夫(1960-),博士,教授,硕士生导师,现在中国矿业大学机电学院工作,拥有发明个人专利四项,曾发表论文多篇。[收稿日期:2001-10-22]图2SIMULINK仿真模型2结论从仿真过程来看,可归纳以下几点:ApplicationofSIMULINKinHydra