MATLAB仿真在煤矿液压传动系统中的应用

　　0　引言

　　MALAB是一套数值分析软件,可以实现数值分析、优化、统计,偏微分方程组解、自动控制、信号处理和图像处理等若干领域的计算和图形显示功能。

　　液压传动作为一种主要的传动方式被广泛应用于煤矿机械中,如采煤机、液压支架、液压绞车及岩巷掘进设备等。上述设备的正常运转与否直接影响煤矿的生产。而液压系统又是这些设备的关键。因此,液压传动系统的设计好与坏直接关系到煤矿的生产,关系到我国煤矿业的发展。本文提出利用MATLAB仿真技术对液压传动系统进行仿真的2种方法,来验证液压系统的正确性,进一步揭露系统理论在实现中的矛盾与不足,找出最优设计,以便选型等。

　　1　系统要求

　　液压系统参数:液体粘度阻尼系数f=1 Ns/m、弹性系数k=0(不考虑弹性力)。负载质量M=5 000 kg,恒定阻力F=200 N,液压缸活塞面积A=0·01 m2,油缸的原始体积V0=0·5 m3。蓄能器为气体蓄能气,气体常数G=100 kNm。压力损失系数C=1010Ns2/m8。要求:求出负载运动规律、速度、位移、加速度、评定系统和选择液压元件。

　　2　液压系统的数学模型

　　如图1所示液压系统回路,假设管路的压力、流量损失不考虑,参数的设定如图1所示。

　　根据液压公式得

　　假定温度恒定的情况下,得出

　　根据液压缸的力平衡方程,并将式(2)代入式(1)得

　　假设x1=x,x2=.x1得

　　将已知参数代入式(2)得

　　3　MATLAB仿真方法与分析

　　MATLAB仿真就是运用它所提供的强大数值分析功能对微分方程组的数值积分。它提供有多种积分方法,各有着不同的功能和适用范围以供选择。MATLAB作为高效率的数值计算和可视化软件,已被广泛应用于许多工程领域。尤其它提供了丰富的工具箱,研究人员可以非常方便地进行系统分析、设计和仿真等。下面介绍的方法1运用MAT-LAB所提供的强大的数值分析功能和对微分方程组的数值积分,通过设定仿真参数中的变量返回,在MATLAB的工作空间调用仿真的数据,采用微分函数ode23()对其进行数据分析以及利用仿真数据画图。方法2利用MATLAB中的simulink工具箱,对建立状态方程进行仿真。利用该工具箱,用户可以用鼠标从simulink工具箱拖出需要的模块,然后对系统进行仿真或线性化分析。

　　3.1　编程分析数据仿真法

　　根据式.x2=1M[GAx1A+V0-fx2-F-CA3x22]编写如下程序。

　　(1)运行MATLAB设置工作目录,在新建的un-titled1窗口中,键入如下程序:

　　(2)在command窗口中输入如下程序: