基于SIMULINK的液压驱动卧螺离心机调速特性仿真

　　0　引言

　　卧螺离心机广泛应用于国民经济的各个领域,如:石油、化工、食品加工、医药、环保、国防等行业。卧螺离心机工作时,转鼓转速是离心机很重要的可变参数[1]。目前国内实际应用中的卧螺离心机,其传动装置多为行星传动差速器。采用电机驱动行星差速器的卧螺离心机,速差无法任意调节,当所分离物料改变或分离物料的特性变化范围大时,就限制了该种结构离心机的使用。如果离心机的转速和速差可以任意调节,使用范围也将扩大,可以实现离心机适应物料的要求[2]。液压传动在无级调速方面有着得天独厚的优点,采用液压驱动的方式可方便地调节机器转速和速差。

　　1　液压系统动态特性建模

　　液压伺服控制系统是以液压动力元件作驱动装置所组成的反馈控制系统。在这种系统中,输出量(位移、速度、力等)能够自动地、快速而准确地复现输入量的变化规律。其中的电液伺服控制系统综合电气和液压两方面的特长,具有控制精度高、响应速度快、输出功率大、信号处理灵活、易于实现各种参量的反馈等优点,在负载质量大又要求响应速度快的场合使用最为合适。因此可用电液速度控制系统调节卧螺离心机转鼓和推料器的转速。

　　驱动离心机转鼓的液压系统图经简化如图1所示(驱动推料器液压系统与此类似,不再赘述),通过改变输入电液伺服阀的电流,便可调节离心机转鼓的转速。

　　根据图1和阀控马达理论得出系统原理图[3]如图2所示。

　　分析系统,求出各环节传递函数并画出系统方块图如图3。

　　图3中参数符号的意义: Ka为伺服放大器增益(A/s·V);ωa为线圈转折频率(rad/s); Kv为电液伺服阀流量增益(m3/s·A);ωv为电液伺服阀固有频率(rad/s);ζv为电液伺服阀阻尼比,无因次; Dm为液压马达排量(m3/rad);ωh为伺服系统液压固有频率(rad/s);ζh为伺服系统液压阻尼比,无因次;Kf为转速传感器增益(V·s/rad)。

　　2　建立系统仿真模型[4,5]

　　MATLAB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。SIM2ULINK软件包的特色在于: (1)实现可视化建模并进行仿真; (2)实现多工作环境间文件互用和数据交换,具有方便、直观和灵活的优点。SIMULINK为用户提供了Sources (输入方式)、Sinks (输出方式)、Linear (线性环节)等元件库。每个元件库中包含有相应的功能模块,并可方便地扩展,使得系统构建容易。

　　在SIMULINK仿真环境下根据图3所示的系统的方块图,搭建仿真模型。从软件元件库中拷贝相应功能模块至仿真环境中,并按照信号流向依次连接各功能模块,设置信号源,在适当环节设置仿真示波器观察仿真结果,仿真模型如图4所示。