基于SIMULINK的液压伺服系统动态仿真.pdf
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1、 机床与液压2 0 0 4 N o 6 4 7 基于 S I M U L I N K的液压伺服系统动态仿真 游张平 ,王卫锋 ( 1 福建大学机械工程学院,福州3 5 0 0 0 2 ; 2 广东冠粤路桥有限公司,广州5 1 0 6 3 0 ) 摘要:本文提 j 了利用 S I M U L I N K软件包对液压伺服系统进行动态仿真的方法。以阀控液压缸为例建立了液压伺服系 统的动态模型,给出 了 , 该系统的仿真模型,详细介绍了如何利用 S I M U L I N K对液压系统的动态特性进行仿真,同时较详细 地讨论了影响液压伺服系统动态特性的主要因素。仿真结果表明,S I M U L I N
2、K方法是对液压伺服系统的动态特性进行仿真 的一条有效途径 关键词:液压伺服系统 ;动态特性 ;液压建模;仿真 中图分类号:T HI 3 7 5 文献标识码 :A 文章编号:1 0 0 1 3 8 8 1( 2 0 0 4 )5 0 4 73 S t u d y o n Dy n a mi c a l S i mu l a t i o n o f Hy d r a u l i c S e r v o S y s t e m Ba s e d o n S l NULI NK YOU Z h a n g p i n g WANG We i f e n g ( F u z h o u U n i v
3、e r s i t y T h e C o l l e g e o f Me c h a n i c a l E n g i n e e r i n g ,F u j i a n F u z h o u 3 5 0 0 0 2 ) Ab s t r a c t :I n t h i s p a p e r ,t h e d y n a mi c a l mo d e l o f v a l v ec o n t r o l l e d h y d r a u l i c c y l i n d e r i s c o n s t r u c t e d T h e s i mu l a t i
4、 o n mod e l i s e s t a b l i s h e d Me a n w h i l e t h e k e y f a c t o r s a ff e c t i n g t h e d y n a mi c a l c h a r a c t e r i s t i c s o f h y d r a u l i c s e r v o s y s t e m a r e d i s c u s s e d i n d e t a i l F r o m t h e s i mu l a t i o ns u l t s ,we c a n d r a w a c
5、o n c l u s i o n t h a t t h e S i mu l i n k me t h o d i s a n e f f e c t i v e wa y t o s i mu l a t e t h e d y n a mi c a l c h a r a c t e ris t i c s o f t h e h y d r a u l i c s e r v o s y s t e m Ke y wo r d s :Hy d r a u l i c s e r v o s y s t e m;Dy n a mi c a l c h a r a c t e r i s
6、 t i c s ;Hy d r a u l i c mod e l i n g ;Hy d r a u l i c s i mu l a t i o n 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、差分方程建模进行 仿真的方法 已经不能满足需要。MA T L A B所提供 的 S I MU L I N K是一个用来对动态系统进行建模 、仿真和 分析的软件包,利用它可以方便地对液压系统的动态 特性进行仿真。它为用户提供了用方框进行建模的图 形接口,包括了众多线性和非线性等环节,并可方便 地扩展 ,使得系统的构建容易 ,适合于液压系统中普 遍存 在 的非 线性 问
7、题 的 求解。S I M U L I N K可 采 用 S C O P E等图形模块,在仿真进行的同时,便 可观看 到仿真结果。还可通过编程手段实现对仿真过程和仿 真结果的控制与处理。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。 - L - - 1 - b 图 1 机械阀控液压缸示意图 1 液压系统数学模型的建立 对于如图 l 所示的机液伺服控制系统 ,以四通滑 阀为研究对象,可建立其流量特性方程: Q= k q x I k L P ( 1 ) 式 中:Q 负载流量,m s ; k 、k t 滑阀在稳态工作点附近的流量增益 ( n l s ) 、流量压力
8、系数 ( n l ( MP a s); , 、 P t 阀芯位移 ( n 1 ) 、负载压降 ( M P a ) 。 考察液压缸连续方程,由可压缩流体连续性方 程,经推导可得 : Q= A d y V o ( 2 ) 式 中:A、y 活 塞有 效 面 积 ( n l ) 、活 塞 位 移 ( n ) ; Ij 液压缸的总泄漏系数 ,n l ( MP a S ) ; 两个油腔的总体积,IT I ; 有效液体体积弹性模数,N m 。 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 A p = M dZ Z + 曰 警 + ( 3 ) 式中:B、肛一活塞和
9、负载的粘性阻尼系数,( N s m) 、总质量 ( k g ) ; F 广作用在活塞上的任意外负载力, N 。 图 l 操纵杆位置的几何关系,可得运动中阀开V J 量 方程 : b a , 一 ( 4) 式 中: , 运动中阀的开V J 量, m; a、6 操纵 杆被支点分成的两段长度 ( 如 图 l 所示) , m。 对式 ( 1 ) 、( 2 ) 、( 3 ) 、( 4 )进行线性化及拉氏 变换得 Q=K 目 Xl K L P A P = 1 ( M s + 凰) l , + F , = 一 y 式中:s 拉氏复变量; ( 5 ) ( 6 ) ( 7 ) ( 8 ) 维普资讯 http:/
10、 4 8 机床与液压2 0 0 4 N o 6 X、 Y 、 y、K, 、P, , 、Kq 分男 U 为 、 、, 、P 、矗 的拉氏变换。 由式 ( 5 ) 、( 6 ) 、( 8 )式迭代运算得: K b K n p一壶 : : 壶 一 +Kf m 由 ( 7 )式得: y一 二 s ( Ms +B) 、式中: ;: = 2 ( K + K , ) ME , K t + K ,o ( 驯 2 B M工 V ( K L + K ) 。 由方块图 2 得输入 X和干拢 同时作用时系统 的响应为: ( 1 0) 图Z敝 出 系 现 力 联 【 牛 J 由 ( 9 ) 、( 1 0 )式得系统方块
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