SIMULINK在液压系统仿真中的应用_侯友夫

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在Simulink环境中建立液压元件仿真子模块解读

5．1．3 在Simulink环境中建立液压元件仿真子模块5．1．3．1 Simulink环境中液压系统的仿真与建模原理Simulink可以用来对动态系统进行建模、仿真和分析，支持连续、离散及两者混合的线性、非线性系统，并提供了建模的图形接口，包括了众多线性和非线性等环节，可方便地扩展，使得系统的构建容易，所以适合于液压系统中普遍存在的非线性问题的求解，并且与传统的仿真软件包用微分方程和差分方程建模相比，具有更直观、方便、灵活的优点。

液压系统模型的建立充分利用了Simulink所提供的建立子模块的方法，采用从上到下或从下到上的递阶结构创建复杂系统的仿真模型。

对于每一个液压元件及容腔节点建立一个可重复利用和易于参数修改的子模块，在模型的最上层，对各处模块进行连接即可建立系统的仿真模型。

各子模块的建立是根据液压元件的数学模型，利用Simulink所提供的基本的线性和非线性模块将液压元件的数学模型表述出来，根据液压元件的功能与特性定义其输入输出。

模块为黑箱结构，只通过输入输出与外界联系，通过参数定义界面，可由用户对元件的参数进行赋值或实时修改。

液压系统建模是依据节点法建模。

系统某点的压力与流入和流出该点的流量有关。

根据节点法建模的原理，在每个液压元件建模时要对一些数学模型进行适当的等价变换。

要求元件的输入为压力，输出为流量。

含有微分方程的数学模型要进行拉氏变换，使得元件的数学模型能够利用Simulink软件表述出来。

Simulink仿真库包含有sinks（输入方式）、 Source（输入源）、 Continuous （连续模块）、 Discontinuities（非线性模块）、 Connection（连接与接口）等子模块库，每个子模块库中都包含有相应的功能模块，用户也可以定制和创建自己的模块。

利用这些模块可以将液压系统中的每个元件都定义为一个子模块。

根据不同的液压系统可以将这些子模块方便的组成液压系统仿真模型。

SIMULINK和功率键合图在液压系统建模仿真中的应用

*
结论
（ (）对旋转机械振动信号通过小波分解技术将信号分解到不同频带，可以提取用傅立叶频谱分析不能得到的特征，可以有效的识别故障，说明小波分析是旋转机械故障诊断的有效工具。旋转机械碰摩故障表现明显的周（)）期性，振动能量主要表现在 ( 倍频，振动主要表现在正方向，振动很不平稳，有强烈的冲击。
电磁阀及蓄能器阀口流量关系式 ( C 1,! 粘性阻尼摩擦力公式 &2 +# 将上述两式中的关系 ! + 、! " 和 ! - 带入状态方程，可得系统数学模型如下 / C * . 0 *+ % ’
在有关的工程设备当中，对于停电或故障等意外情况的发生，出于安全等目的常设计有如图 " 所示的液压系统。该液压系统在正常工作时蓄能器作为压力缓冲器能有效防止由于故障，油缸突然停止运动造成的压力剧增，同时当发生停电及其它异常情况时，蓄能器又能作为应急动力源，使执行元件能继续完成必要的动作，保证系统安全。现按照前述建模步骤对该系统在异常情况下的情形进行分析建模。由图 " 可见，该系统由蓄能器、三位四通电磁换向阀、单向阀、液压缸及负载组成。蓄能器是气液蓄能器。当发生停电时，换向阀复位系统处于原始状活塞位移 " C D，活塞速度 # C D。单向态，即时间 ! C D，阀防止蓄能器油液外流，通过应急开关使三位四通电磁换向阀恢复停电前状态，此时流量 $ 由蓄能器流出，经换向阀流入液压缸左侧，克服活塞本身的质量及同缸体的摩擦使活塞杆收回。该系统由蓄能器提供能源，因该元件的势与流之间存在积分因果关系，故用一容性元件（—3E）来模拟，能量由该元件流向系统。考虑 " # 单向阀 ! # 蓄能器 $ # 三位四通液流出入蓄能器时有能电磁换向阀 % # 液压缸 & # 负载图 " 液压系统原理图量损失用一组性元（—

基于MATLAB／Simulink的脱模液压系统动态特性仿真

【110】第３１卷第６期２００９－０６基于ＭＡＴＬＡＢ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ的脱模液压系统动态特性仿真Dynamical characteristics simulation of pushing mould hydraulicsystem based on matlab/simulink庞博，侯守全，王慧，钟亮ＰＡＮＧ　Ｂｏ，　ＨＯＵ　Ｓｈｏｕ－ｑｕａｎ，　ＷＡＮＧ　Ｈｕｉ，　ＺＨＯＮＧ　Ｌｉａｎｇ（内蒙古工业大学　机械学院，呼和浩特　０１００５１）摘要：研究了利用ＭＡＴＬＡＢ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ软件包对脱模液压系统进行动态仿真的方法。

介绍了Ｓｉｍｕｌｉｎｋ软件包的特点，并以脱模液压缸为对象建立了液压系统的动态模型，给出了仿真模型，详细介绍了如何利用Ｓｉｍｕｌｉｎｋ对液压系统的动态特性进行仿真。

同时，详细讨论了影响液压系统动态特性的主要因素。

这为脱模液压系统的设计和优化提供了重要的依据，对提高脱模液压系统的动态性能具有十分重要的意义。

关键词：仿真；液压系统；动态特性中图分类号：ＴＨ　１３７．５文献标识码：Ａ文章编号：１００９－０１３４（２００９）０６－０１１０－０４收稿日期：２００８－１２－０３作者简介：庞博（１９８２－），男，山西太原人，硕士研究生，主要从事机电一体化装备研究。

０引言目前，液压技术的应用场合日益广泛，对液压元件和系统的可靠性、精确性和快速性等要求不断提高，液压系统动态特性的分析研究也日益得到重视。

随着液压系统逐渐趋于复杂和对液压系统仿真要求的不断提高，传统的利用微分方程和差分方程建模进行动态特性仿真的方法已经不能满足需要。

而ＭＡＴＬＡＢ　作为一种面向科学与工程计算的高级语言，集科学计算、自动控制、信号处理、图像处理等功能于一体，它所提供的Ｓｉｍｕｌｉｎｋ是一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包，支持连续、离散及两者混合的线性、非线性系统，从而成为对液压系统动态特性进行仿真的强有力的工具。

液压系统动态特性的SIMULINK仿真与优化研究

收稿日期:2002-04-26 第20卷　第5期计　算　机　仿　真2003年5月文章编号:1006-9348(2003)05-0110-03液压系统动态特性的SIMU L INK 仿真与优化研究李锋,马长林(第二炮兵工程学院,陕西西安710025)摘要:借助于功率键合图建立了直动式溢流阀调压系统的动态模型,讨论了SIM U LINK 环境下直接利用状态方程进行液压系统动态特性仿真的方法,并利用优化工具箱和SIM U LINK 相结合实现了系统动态特性的优化。

关键词:液压系统;状态方程;仿真;优化中图分类号:TH137.5 文献标识码:A1　引言液压系统的动态特性是衡量一套液压系统设计及调试水平的重要指标,由于液压系统是由若干液压元件组成的,元件的动态性能相互影响、相互制约以及系统本身所包含的非线性,致使其动态性能非常复杂。

而功率健合图技术和现代仿真技术为分析、预测和优化液压系统的动态性能提供了强有力的手段。

功率健合图以状态方程作为数学模型形式,能方便、直观地考虑系统中的非线性环节,且方程的推导有一定的程式,可有条不紊地进行程式化建模。

建模中所选择的状态变量一般为所研究系统中有实际意义的且需要的物理量,与现代控制理论中的状态方程建模相比更有优势。

作为一种用来对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包,M AT LAB/S imulink 是一种用来实现计算机仿真的软件工具,具有开放性,可以用来模拟线性或非线性的以及连续或离散的或者两者混合的动态系统。

文章利用功率键合图技术和M AT LAB/S imulink 软件包强大的仿真和分析功能,为液压系统的系统级建模与动态仿真提供了一个工作平台,它用模块组合的方法来使用户能够快速、准确地创建动态系统的计算机模型,方便地实现液压系统动态特性的仿真与优化。

2　数学模型的建立在建立液压系统的动态数学模型时,功率键合图是一种有效工具,它可以清晰而形象地表达系统动态过程中各组成部分的相互关系,描述功率的构成、功率流程、能量分配和转换及各作用因素的影响等,自然真实,不加省略,可描述到系统的各个角落,使有关的参数和变量都包括在其中,并按客观实际存在的内部关系联系起来,清楚地表示系统的数学及物理本质。

基于Matlab／Simulink的高速液压动力系统闭环控制研究

第ｌ７期
王继哲等：基于Ｍａａ／ｉｕｉｋ的高速液压动力系统闭环控制研究ｔｂＳｍｌｌｎ
‘１５・３
情况没有准确的表达式，用下列二次函数近似表示：
一一
） ‘ ＋
㈩
ｙ：
Ｋｘｘ
Ｋ｛Ｖ，ｓ
（）６
其中：为油液平均压力；Ｐ
（）２
为量益ｎ）ｘａ寺流增（ｓＫＣ√ ｒ，＝ｗ２／
；
当伺服阀有一定开Ｖ时，油液通过伺服阀的流量Ｉ
为：
ｃ √
其中：ｃ为流量系数；为窗口面积梯度（；ｍ）
为阀芯位移（；ｍ）Ｐ为液体密度（ｇｍ）ｋ／；
主要研究柱塞初始有效体积、负载质量和干扰在系统闭环控制中对系统的影响。闭环控制结构图如图４所示。其中，前柱塞缸为主动缸，后柱塞缸为被
动缸。主动缸的输入为步进电机旋转角度，主动缸图４闭环控制结构图的位移输出为被动缸的输
ｔ为高压气作用有效时间。。１２伺服阀开口及其动态性能．通过ＤＰ控制伺服阀开口，因为文中只是对控Ｓ制系统进行仿真，根据仿真的需要，略去ＤＰＳ，直接给出伺服阀初始开口度。为了让仿真更加接近实际情况，需知道伺服阀动态性能。根据文献［］１，将伺
服阀用一阶陨性环节描述如下：
ｓ ∞＋ｈｔ＼，）
其中：为柱塞缸固有频率（ａ／）Ｎｒｄｓ，∞ ＝ｍபைடு நூலகம்

基于SIMULINK的液压伺服系统仿真

基于SIMULINK的液压伺服系统仿真摘要: 液压伺服系统作为控制系统的一种有效的控制方法,在工程中有着及其重要的地位。

对液压伺服系统进行仿真可以有效了解系统的稳定性,实现对系统的智能设计。

关键词: Simulink ; 液压伺服系统; 仿真0 引言液压伺服控制系统具有良好的控制性能,因此在工业控制系统中有着广泛的应用。

利用计算机对系统进行仿真,无论对其性能分析,还是系统辅助设计,都有重要的意义。

因此,液压伺服控制系统仿真一直是研究的重点。

本文利用MATLAB 软件中的动态仿真工具SIMULINK,构造了位控液压伺服控制系统仿真模型。

然后以位控液压位置伺服系统的实例进行仿真,并对其进行系统性能分析。

1 液压伺服系统的统一方块图无论是机液伺服系统还是电液伺服系统,无论是阀控式还是泵控式,无论执行元件是液压缸,还是液压马达,无论是位置系统还是速度系统,其数学模型都有着统一的形式。

各种不同的液压伺服系统,除了其信号输入、放大、校正、反馈、转换的方式不同以外,其“液压执行”部分的数学特性的形式是类同的。

掌握这个规律,不难获得液压伺服系统的数学模型。

其统一的方块图如图1 所示。

图1 液压伺服系统的统一方块图2 伺服系统仿真在获得电液伺服系统的统一方块图后,来建立一个由伺服阀- 液压缸- 位置负反馈- 比例调节器组成的位置伺服系统在干扰负载为零时的动态结构图(见图2) 。

图2 液压伺服系统的动态结构图W. 预先给定的活塞位置输入信号KR. 放大器的增益K1 伺服阀放大系数Ts , as . 伺服阀时间常数和阻尼比伺服阀的输出流量可近似用Q = KQy 表示, 此处y 表示伺服阀内功率放大元件即滑阀的位移, KQ是滑阀流量增益。

液压缸传递函数的参数是TM (时间常数) 、aM (阻尼比) 和KM (放大系数) 。

液压缸输出物理量为速度v , 经积分环节得活塞的运动位置x 的轨迹。

已知某电液伺服系统的测试数据如仿真模块图2 ,经适当计算, 将结果代人结构图, 然后建立SIMULINK仿真程序下的仿真模块图,如图3 所示。

SIMULINK在液压系统仿真中的应用

．
而提出合理的改进措施。
［参考文献］
１３ｅ
［］１徐家蓓．制系统仿真［控Ｍ］北京理工大学出版社，
１９：２—３９８３４
［］２张志涌，精通ＭＡＴＡ５３版［．等ＬＢＭ］北京航空航天出版社．０１３０—３６２０：３９．［］３石红雁，许纯新，付连宇基于ＳＭＵＬＮ的液压系统ＩＩＫ
ｃ阀的流量系数；一
ｖ一流过阀口的油的速度。
若Ｐｌ确定．２可确定。Ｐ就可由气体状态方程求Ｐ．
Ｐ × Ｉ２×Ｒ ×ＴＩ：Ｉ＂１（４）
式中
囝１液压系统原理图
Ｐ一气体压力；Ｉ一气体容积；
１实
例
负载弹簧力：恒负载力：负载弹簧刚度。
Ｋ× Ｆ．
ＳＭＵＩＮＫ软件包是实现动态系统建模、ＩＩ仿真的一个集成环境，使ＭＡＡ的功能得到它ＴＬＢ
进一步的扩展。ＳＭＵＩＮ软件包能实现可视ＩＫＩ化建模。在视窗里，户通过鼠标操作就可以建用
效途径。
［关键词】ＳＭＵＩＮＫ；真；ＩＩ仿液压系统［中图分类号】Ｔ１７１［Ｈ３．文献标识码】Ａ［文章编号】１０～０３２０）１０１— ２０３６８（０２０ — ０００液压缸有蓄能器供油，现求不同时问的位移，
速度，活塞的运动轨迹。液压系统由蓄能器，即二位二通电磁换向阀，向阀和液压缸组成。单向单阀防止蓄能器油液外流，当换向阀断电时，即处于

基于SIMULINK的液压系统动态仿真_石红雁

利用 SIMU LINK 对液压系统进行动态仿真还可以考察系统的参数对其动态特性的影响, 为液压系统的设计提供依据。在表 1 的基础上, 个别参数图 4 动态仿真结果改变以后的动态仿真结果见图 5。把图 5 的结果和图 4 进行比较, 考察系统的参数变化对其动态特性的影响。从图 5a 可以看出, 当负载质量降低以后, 系统响应明显变快, 在 0. 4 s 左右就已经稳定, 且没有振荡的过程, 说明系统低负载质量情况下的动态特性要优于高负载质量时的动态特性, 但在一般情况下, 改变外负载的余地不大。
图 1 阀控液压缸示意图
考察液压缸连续方程, 由可压缩流体连续性方程, 经推导有[ 4]
QL =
A
dy dt
+
Ctcp L +
V t dpL 4Be dt
( 2)
式中 A ——活塞有效面积, m 2
y ——活塞位移, m
Ctc—— 液压缸的总泄漏系数, m 3·M Pa/ s
V t ——两个油腔的总体积, m3
M AT L AB 语言集科学计算、自动控制、信号处理等功能于一体, 具有极高的编程效率。同时 M AT LAB 还提供了 SIMU L INK 软件包, 利用该软件包可以方便地对液压系统的动态特性进行仿真。
SIM UL INK 是实现动态系统建模、仿真的一个集成环境, 它使 M AT L AB 的功能得到进一步的扩展[ 3] 。SIMU L IN K 软件包的特色在于: ¹ 实现可视
Be ——有效液体体积弹性模数, N / m 2
考察液压缸和负载的力平衡方程, 忽略库仑摩
擦等非线性负载和油液的质量, 根据牛顿第二定律
有
Fg= A ( p 1 - p2) = A p L

Simulink在系统仿真中的应用 ppt课件

层的模块封装起来的
封装方法
• Subsystem • Edit→Mask Subsystem
绘图命令
允许给该模块的图标上绘制图形 plot/disp/image
图标边框
图标透明与否
图标是否旋转
增加变量
删除变量
提示栏变（量用（于用填于写关该联变量名）变量的该提变示量信名息必）须与框图中的一致
• S函数就是系统函数的意思
• S函数有固定的程序格式，用MATLAB 语言可以编写，此外还可以用C语言、 C++、Fortran和Ada等语言来编写，用这些语言编写需要用编译器生成动态链接库DLL文件，可以在simulink中直接调用
400
笨，没有学问无颜见爹娘 ……”
500
100
200
300
400
500
• “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
南京航空航天大学自动化学院应用电子教学中心《MATLAB仿真技术与应用》研究生公共实验课电子讲义
主讲人：林雅洁（linyj@）
学习目标
• 熟悉simulink常用模块组及常用模块 • 使用simulink建立模型 • 非线性系统仿真分析 • Simulink高级建模仿真 • 子系统、模块封装 • S函数编写
• =sprintf(‘PID Control\n& Simulation\nBlockset’);
• blkStruct.OpenFcn=‘pidblock’;
• blkStruct.MaskDisplay=‘disp(“PID\ nBlockset”)’;
五.M函数、S函数编写及其应用
⑷离散系统模块组Discrete
• Zero-order Hold • First-order Hold • Discrete Transfer

SIMULINK在液压系统仿真中的应用_侯友夫

S IM UL IN K 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S IM UL IN K 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S IM UL IN K 是液压系统仿真的一条有效途径。

[关键词]　S IM UL IN K ;仿真;液压系统[中图分类号]　T H 137.1　[文献标识码]　A [文章编号]　1003-6083(2002)01-0010-020　前　言液压系统的动态仿真对于改进液压系统的设计和提高液压系统可靠性都具有重要的意义。

随着液压系统逐渐趋于复杂和对液压系统仿真精度要求的不断提高,传统的利用微分方程和差分方程的仿真技术已不能满足需要。

M A TL AB 语言集科学计算、自动控制、信号处理等功能于一体,具有极高的编程效率。

利用M A TL AB 提供的S IM UL IN K 软件包可以方便的对液压系统的动态特性进行仿真[1]。

1　实　例S IM UL IN K 软件包是实现动态系统建模、仿真的一个集成环境,它使M A TL AB 的功能得到进一步的扩展。

S IM UL IN K 软件包能实现可视化建模。

在视窗里,用户通过鼠标操作就可以建立直观的系统模型,并进行仿真。

实现了多工作环境间文件和数据交换,具有方便、直观和灵活的优点。

因此S IM UL IN K 软件包是对液压系统的动态特性进行仿真的强有力的工具。

下面通过一个例子,说明其具体应用。

已知一液压系统如图1所示。

图1　液压系统原理图液压缸有蓄能器供油,现求不同时间的位移,速度,即活塞的运动轨迹。

液压系统由蓄能器,二位二通电磁换向阀,单向阀和液压缸组成。

单向阀防止蓄能器油液外流,当换向阀断电时,即处于原始状态,即t =0,位移x =0,速度v =0,活塞静止不动。

蓄能器是气液蓄能器,当两位两通电磁换向阀通电后,流量Q 由蓄能器流出,经换向阀流入液压缸右侧,克服液压缸的阻力使活塞向左运动[2]。

基于MATLAB的液压系统的设计与仿真

西南交通大学本科毕业设计（论文）基于MATLAB的液压系统的设计与仿真摘要液压电梯是现代社会中一种重要的垂直运输工具，由于其具有机房设置灵活、对井道结构强度要求低、运行平稳、载重量大, 以及故障率低等优点, 在国内外中、低层建筑中的应用已相当普遍。

液压电梯是集机、电、液一体化的产品，是由多个相互独立又相互协调配合的单元构成，对液压电梯的开发研究涉及机械、液压及自动控制等多个领域。

本文在对液压电梯的实际工作情况做了详细分析后，假定了一个电梯具体的工作条件（包括电梯的最大负载和运行速度等），选定电梯轿厢的支承方式为双缸直顶式、支承液压缸为三级同步液压缸，并设计了满足条件的电梯液压系统。

然后根据电梯的工作条件和已设定参数，对各个液压元件进行了设计计算。

最后结合实际的情况和一些具体的产品，对液压元件的型号和尺寸的进行了确定。

在此基础上，本文对电梯液压系统进行了数学模型的建立，在建模过程中采用拓扑原理建立系统的数学模型，即先根据系统的总体结构建立液压系统的拓扑结构图，将系统分成若干个可以独立的子系统，然后再分别建立每个子系统的数学模型，最后再根据拓扑结构组合成整个大系统的数学模型。

在建立了系统数学模型后，对液压系统进行了仿真分析，得到了系统的速度、压力和位移曲线，这就更直观的反应了系统的运行过程。

根据仿真结果分析，液压缸在运行过程中速度振动较大，本论文将PID控制算法加入到系统中，采用积分分离PID控制方法对本液压系统进行了仿真分析，结果显示加入PID控制方法后系统稳定性得到了提高，具有良好的工作性能。

关键词：液压电梯;双缸直顶式;三级同步液压缸;动态仿真;PID控制目录第1章绪论 (1)1.1液压电梯的发展概况 ............................................................. 错误!未定义书签。

1.1.1 国外液压电梯的发展简况 ......................................... 错误!未定义书签。

基于SIMULINK的液压系统动态仿真

基于ＳＩＭＵＬＩＮＫ的液压系统动态仿真　杨志坚，米柏林，赖庆辉（东北农业大学　工程学院，哈尔滨１５００３０）　摘要：通过采用ＭＡＴＬＡＢ语言的ＳＩＭＵＬＩＮＫ软件包对液压系统进行动态仿真的方法，以开关型阀控缸为例，建立了液压系统的动态模型，并给出了仿真模型。

通过对系统的参数初始化，进行仿真。

结果表明，ＳＩＭＵＬＩＮＫ方法是对液压系统的动态特性进行仿真的一条有效途径。

　关键词：计算机应用；ＳＩＭＵＬＩＮＫ；仿真；动态特性；液压系统　中图分类号：ＴＰ３９１．９；ＴＨ１３７文献标识码：Ａ文章编号：１００３─１８８Ｘ（２００５）０５─００９３─０２　随着液压系统趋于高压、大流量，液压系统的复杂性不断提高。

传统的利用微分和差分方程建模进行动态特性仿真的方法已经不能满足需要。

液压系统的动态仿真方法逐渐得到了广泛的应用，对于改进液压系统的设计、提高系统的可靠性都具有重要意义。

ＭＡＴＬＡＢ语言集科学计算、自动控制、信号处理等功能于一体，具有较高的编程效率。

同时，ＭＡＴＬＡＢ还提供了ＳＩＭＵＬＩＮＫ软件包，利用该软件包可以方便地对液压系统的动态特性进行仿真［１］。

　１液压系统动态建模　图１是一个常见的开关型阀控缸系统，泵出的油经换向阀进入液压缸，并通过换向阀控制液压缸进、排油，从而实现活塞运动及换向。

液压缸进油腔和回油腔流量连续性方程及活塞运动方程［２］为　t pC p A q c d d 11111++=λυ （１）　t p C p A q c d d 22222−−=λυ （２）　F B tmA p A p ++=−υυd d 2211 （３）　式中 1q 、2q —流进、流出液压缸的流量（ｍ３／ｓ）；　1A 、2A —液压缸进油、排油腔活塞面积（ｍ２）；　1p 、2p —液压缸进、排油压力（Ｐａ）；　υ—活塞运动速度（ｍ／ｓ）；　c λ—液压缸的泄漏系数（ｍ３・Ｐａ／ｓ）；　m —活塞及负载的总质量（ｋｇ）；　B —黏性阻尼系数（Ｎ・ｓ／ｍ）；　F —负载力（N ）；　1C 、2C —进油、排油腔及其管路的液容。

Simulink在液压控制系统仿真中的应用

Simulink 在液压控制系统仿真中的应用1 简介液压控制系统的动态响应仿真计算一直是液压行业不断研究的一个门类，在液压控制系统中有着广泛的应用。

由于液压动力机构是动态元件，其动态特性很大程度上决定着整个液压伺服系统的性能，其中四通阀控液压缸是最常见的动力机构，也是泵控系统中伺服变量泵的前置级。

以前一般采用个人编程的方法来实现系统的动态响应，但是往往要花费大量的时间来处理程序本身的问题，并且容易出错、通用性差。

SIMULINK 的问世给液压系统的动态仿真计算提供了强大的工具，在SIMULINK 环境中只需利用鼠标就可以直观的画出系统模型，然后就可以直接进行仿真，并且在仿真过程中可以随时更改某些参数，以观察其对控制系统的影响，实现了对液压控制系统的智能设计。

2 四通阀控液压缸的基本方程（1）滑阀的流量方程假设：阀是零开口四边滑阀，四个节流窗口时匹配和对称的，供油压力s p 恒定，回油压力0p 为零。

阀的线性化流量方程为图1四通阀控液压缸原理图L q V c Lq K x K p =- （1）在动态分析时，需要考虑泄漏和油液压缩性的影响。

由于液压缸外泄漏和压缩性的影响，使得流入液压缸的流量1q 和流出液压缸的流量2q 不相等，即12q q ≠。

为了简化分析，定义负载流量为12L 2q q q +=（2）式中 q K ——四通阀的流量增益；c K ——四通阀的流量—压力系数； V x ——阀芯的位移； L q ——负载压力。

（2）液压缸流量连续性方程流入液压缸进油腔的流量1q 为p 111pip 121()ep e dx V dp q A C p p C p dtdt β=+-++（3）从液压缸回油腔流出的流量2q 为p 222pip 122()ep e dx V dp q A C p p C p dtdtβ=+-++（4）式中 p A ——液压缸活塞有效面积； p x ——活塞位移；ip C ——液压缸内泄漏系数； ep C ——液压缸外泄漏系数；e β——有效体积弹性模量（包括油液、连接管道和缸体的机械柔度）； 1V ——液压缸进油腔的容积（包括阀、连接管道和进油腔）； 2V ——液压缸回油腔的容积（包括阀、连接管道和回油腔）。

基于Matlab_Simulink的液压缸建模与仿真

社 ,1996. [4 ]雷霖. 微机自动检测与系统设计 [ M ] . 北京 : 电子工业出版社 ,
2003.
作者简介 : 何忠蛟 (1974 - ) ,讲师 ,毕业于浙江大学信息学院 , 硕士 ,从事光通信技术、电子线路、光机电一体化技术等研究 ,发表论文 8 篇. Tel :0571 - 85976253 , E - Mail :he335577 @eyou. com.
线 ,不仅减少了试验工作量 ,降低试验费用 ,而且试验数据可靠 ,其实用性和曲线拟合性均很好 ,极具推广价值。
参考文献 : [ 1 ]高镇同. 疲劳应用统计学[ M ] . 北京 :国防工业出饭社 ,1996. [ 2 ]何忠蛟 ,张志斌. 输送机减速器疲劳试验原理研究 [J ] . 煤矿机
械 ,2004 , (5) :43 - 45. [ 3 ]林毓钅奇 ,陈瀚 ,楼志文. 材料力学 [ M ] . 西安 : 西安交通大学出版
收稿日期 :2005204201
Research of Transporter Restarder Fatigue Curve Based on
Maximum Likelihood Method
HE Zhong - jiao ( Information and Electron Engineering College ,Zhejiang Industry and Trade University , Hangzhou 310035 ,China)
图 6 液压缸位移 x 与时间 t 的关系 Fig. 6 Relation of cylinder’s displacement x and time t
4 结语从时间流速仿真图形可以看出 ,液压缸的流速

液压系统仿真软件及其应用

液压系统仿真软件及其应用王亮1, 韩虎2, 高洁1(1.山东科技大学机电学院, 山东青岛266510 ; 2.临沂师范学院工程学院, 山东临沂276005)摘要: 主要介绍了几种常用液压系统仿真软件:Hopsan ,ADAMS/Hydraulics ,Matlab/Simulink , AMESim ,简要分析了这些软件的特点,最后分别给出了每种软件的工程实例应用, 择这些仿真软件中的一种进行液压系统设计。

关键词: 液压系统; 仿真; ADAMS/Hydraulics ; MATLAB/Simulink ; AMESim中图分类号: TP31 文献标志码:A文章编号:1003-0794 (2007) 12-0102-03System Simulation Soft ware and UtilizationWANG Liang1,HAN Hu2,GAO Jie1(1. College of Mechanic and Electric Engineering, Shandong University of Science and Technology, Qingdao 266510,China; 2. Engineering College , Linyi Normal University , Linyi276005 ,China)Abstract :Some kinds of hydraulic system simulation software were intruduced :Hopsan ,ADAMS/Hydraulics , Matlab/Simulink ,AMESim , analyzed their own character , at last , given a project application example respectively , this examples proved that can chose a kind of hydraulic system simulation software to carry on designing of hydraulic system.Key words :hydraulic system ; simulation ; ADAMS/Hydraulics ; MATLAB/Simulink ; AMESim 0引言随着机电一体化技术在现代机械中的应用,液压系统在一台机械中的造价比率越来越高,液压系统越来越复杂,因此对液压系统进行设计和分析的困难越来越大。

在Simulink环境中建立液压元件仿真子模块(专业经验)

液压系统模型的建立充分利用了Simulink所提供的建立子模块的方法，采用从上到下或从下到上的递阶结构创建复杂系统的仿真模型。

对于每一个液压元件及容腔节点建立一个可重复利用和易于参数修改的子模块，在模型的最上层，对各处模块进行连接即可建立系统的仿真模型。

模块为黑箱结构，只通过输入输出与外界联系，通过参数定义界面，可由用户对元件的参数进行赋值或实时修改。

液压系统建模是依据节点法建模。

系统某点的压力与流入和流出该点的流量有关。

根据节点法建模的原理，在每个液压元件建模时要对一些数学模型进行适当的等价变换。

要求元件的输入为压力，输出为流量。

含有微分方程的数学模型要进行拉氏变换，使得元件的数学模型能够利用Simulink软件表述出来。

利用这些模块可以将液压系统中的每个元件都定义为一个子模块。

根据不同的液压系统可以将这些子模块方便的组成液压系统仿真模型。

基于MATLAB simulink的液压系统动态仿真

基于Simulink的液压系统动态仿真
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一、阀控液压系统缸简介
液压动力元件可以分为四种基本形式：阀控液压缸、阀控液压马达、泵控液压缸和泵控液压马达。四种液压动力元件虽然结果不同，但其特性是类似的。
阀控液压缸系统是工程上应用较广泛的传动和动力系统。由于阀控对称液
压缸系统比阀控非对称液压缸系统具有更好的控制特性，因此，在实际生产中得到了广泛的应用，但是对称液压缸加工难度大，滑动摩擦阻力较大，
需要的运行空间也大，而非对称液压缸构造简单，制造容易。
四通阀控制对称液压缸是液压系统中一种常用的液压动力元件工作原理
如图1所示，四通滑阀控制液压缸拖动带有弹性和粘性阻尼的负载作往复运动。其中，假定供油压力Ps恒定，回油压力P0近似为零。
图1 四通阀控制对称液压缸原理图
图2 常见四通阀图片
dxp
Vt dpL
2 d xp dxp 液压缸和负载 AppL mt 2 Bp Kxp FL 的力平衡方程： dt dt
三个基本方程经过拉氏变换得：
qL Kqxv KCpL dxp Vt dpL qL Ap CtppL dt 4 e dt d 2 xp dxp AppL mt 2 Bp Kxp FL dt dt
表1 仿真参数
仿真结果（取样时间T=1s）
图4 系统压力P/Pa 图5 油缸输出力F/N
由仿真结果图得出：
可以看出系统的压力与液压缸的输出力从0逐渐上升，在t=0.5s时，系统达到稳定状态，此时系统压力为 P=7.41×106 Pa，液压缸的输出力为F=5000 N，符合预期设计要求
可以看出开始时，活塞杆的位移很快达到2.8 mm且有振荡，随后在系统达到稳定状态的过程中，活塞杆的位移逐渐减小到0，这表明活塞杆只在结构物破坏的一瞬间有位移，其他时间活塞杆只输

基于Simulink的液压动力系统动态仿真

基于Simulink的液压动力系统动态仿真
吕刚;谷立臣
【期刊名称】《现代电子技术》
【年(卷),期】2003(000)012
【摘要】介绍了Simulink软件包的特点,并利用功率键合图建立了液压动力系统的动态模型,应用Siulink进行了仿真,对其动态响应做了分析,结果表明Simulink是液压系统仿真的一条有效途径,他为液压控制系统的设计及分析提供了有价值的参考.
【总页数】3页(P62-64)
【作者】吕刚;谷立臣
【作者单位】西安建筑科技大学,陕西,西安,710055;西安建筑科技大学,陕西,西安,710055
【正文语种】中文
【中图分类】TP391.9
【相关文献】
1.基于数学模型的混泥土泵车液压系统的Simulink动态仿真 [J], 王汉兴;刘念祖;唐晓清;张桂菊;唐堰;宋静
2.基于MATLAB/Simulink的液压系统动态仿真 [J], 杨丽霞;谢东;李加庆
3.基于功率键合图和MATLAB/Simulink的液压系统动态仿真 [J], 姚瑶;韩佳东;于晓光;王鹏飞;黄杰
4.基于数学模型的混泥土泵车液压系统的Simulink动态仿真 [J], 王汉兴;刘念祖;
唐晓清;张桂菊;唐堰;宋静
5.基于Simulink的阀控液压缸系统动态仿真 [J], 吴玲
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基于Simulink仿真平台上的随机干扰液压自适应控制系统

基于Simulink仿真平台上的随机干扰液压自适应控制系统吴振顺;肖原
【期刊名称】《机床与液压》
【年(卷),期】2007(35)8
【摘要】基于Simulink仿真平台,给出适合应用于液压系统的自适应控制策略.为简化控制算法,在设计自适应控制器时,只考虑控制输入作用,忽略随机干扰的作用,从而极大地简化了自适应控制器,有利于在线实时控制.通过大量的仿真研究,说明用这种简化的控制策略能有效地控制包含随机干扰作用下的整个液压控制系统,它不仅能使一个不稳定的系统变为稳定,且能在随机干扰作用下,也能渐近一致地跟随参考模型的希望输出,使被控系统满足性能指标要求.
【总页数】3页(P104-106)
【作者】吴振顺;肖原
【作者单位】哈尔滨工业大学机电工程学院,哈尔滨,150001;哈尔滨工业大学机电工程学院,哈尔滨,150001
【正文语种】中文
【中图分类】TP271.3
【相关文献】
1.基于优化函数的PID参数整定技术在液压振动台上的应用 [J], 谢海波;杜泽锋;卢俊廷;张泰龙;杨华勇
2.液压机械无级调速与负载自适应控制系统设计 [J], 刘敏
3.井下液压支架自适应控制系统 [J], 高全军
4.井下液压支架自适应控制系统 [J], 高全军
5.在Matlab/Simulink仿真平台上演示和模拟高分子的粘弹性 [J], 何佩华;吴若峰因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

一种基于Simulink的活塞式蓄能器数学建模方法

一种基于 Simulink的活塞式蓄能器数学建模方法摘要：活塞式蓄能器是液压伺服机构的储能设备，对研究液压能源系统具有重要意义。

蓄能器工作时难以测试其动态工作过程，采用微分方程描述蓄能器运动过程，绘制系统框图，构建蓄能器系统数学模型，并通过模型可以得出蓄能器的动态工作过程，为蓄能器设计提供技术支撑。

关键词：活塞式蓄能器、液压伺服机构、数学模型0引言活塞式蓄能器（简称“蓄能器”）是液压伺服机构辅助储能设备，其结构主要分为高压气体腔和液体腔，工作原理是通过高压气体腔的膨胀与收缩对液压伺服系统“补油”和＂泄油＂[1]。

1蓄能器结构简化及参数定义图1蓄能器系统结构示意图为了便于对蓄能器进行微分方程描述，将蓄能器系统进行简化（见图1），并提出假设：由于蓄能器在工作过程中与外界发生的热交换远小于伺服系统的产热量，假设蓄能器工作过程为绝热过程[2];液体在20MPA的压缩量远小于气体，假设液体为不可压缩流体。

基于以上假设对蓄能器参数进行定义，活塞将蓄能器分隔为压力为P1的液压腔和压力为P2、容积为W2的气压腔；液压腔通过节流孔与压力为P的舵机高压腔联通，令：A2、D2、K2、V2分别活塞的面积、直径、厚度、移动速度；A1、D1、K1、V1分别为节流孔的截面积、直径、长度、节流孔液柱平均速度；P20、W20分别为蓄压器气压腔充气压力、充气容积；X2、X1分别表示活塞、节流孔液柱的位移，当P1>P2时X2>0。

2蓄能器微分方程建立根据蓄能器活塞力平衡建立力平衡微分方程：当P>P20（1）式中：Pf—蓄压器活塞的干磨擦压力，；dP—节流孔入口、出口间压力差，；KR—粘阻系数，；Q—通过节流孔流量，；m—蓄压器活塞的质量；F—活塞的阻尼系数。

因气体腔可压缩，相对气体腔液体腔可认为是不可压缩的，同时因有节流孔的阻尼作用，液体腔的压力变化率不会太大，因此液体腔的连续性方程为：（2）同时活塞质量用密度表示：（3）这样，（70）可改写成：（4）节流孔是1个短管型节流器，粘阻系数用下列式子表示：（5）（6）（7）上式中，R、μ、ν分别是雷诺数、动力粘度、运动粘度。