基于MATLAB液压系统的仿真技术研究与应用

　　0 引言

　　近年来,液压传动与控制系统在国民经济建设的各个行业得到广泛的应用,而且液压系统越来越复杂,因此在对液压系统进行设计和分析,困难和重要性同时存在。与此同时,流体力学、现代控制理论、算法理论、可靠性理论等相关学科的迅速发展,尤其是计算机技术的突飞猛进,液压仿真技术和相应的仿真软件也会日臻完善。利用液压系统计算机仿真技术可以通过仿真对所设计的系统进行整湾分析和评估,从而进行优化系统、缩短设计周期,解决液压系统设计存在的某些问题。

　　1 液压系统仿真技术

　　仿真技术是出自对系统研究的需要,用系统的模型对真实的或设计中的系统进行试验,以达到分析、研究和设计该系统的目的。而计算机仿真就是利用现代计算机技术,对待分析的系统进行数字建模,并根据需要编制相应的程序对系统模型进行仿真分析的过程。

　　液压系统仿真技术开始于20世纪50年代,当时Hanpun和Nightingle分别对液压伺服系统作了动态性能分析,当时他们用传递函数法,仅分析系统的稳定性及频率响应特性,这是一种用于单输入单输出系统的非常简单的方法,如今还被广泛的应用。随后各种样式的液压系统仿真软件被开发出来。

　　目前,仿真技术在液压领域的应用主要体现在[1]:

　　(1)通过理论推导建立已有液压元件或系统的数学模型,用实验结果与仿真结果进行比较,验证数学模型的准确度,并把这个数学模型作为今后改进和设计类似元件或系统的仿真依据。

　　(2)通过建立数学模型和仿真实验,确定已有系统参数的调整范围,从而缩短系统的调试时间,提高效率。

　　(3)通过仿真实验研究测试新设计的元件各结构参数对系统动态特性的影响,确定参数的最佳匹配,提供实际设计所需的数据。

　　(4)通过仿真实验验证新设计方案的可行性及结构参数对系统动态性能的影响,从而确定最佳控制方案和最佳结构。

　　经过几十年的研究,液压仿真软件包的性能已经从原来的精度低、速度慢发展到精度高、速度快;从只能处理单输入、单输出的线性系统发展到能处理多输入、多输出的非线性系统;从复杂的编程输入发展到友好的交互式图形界面输入。

　　MATLAB是MathWorks公司于1982年推出的一套高性能的数值计算可视化软件。MATLAB提供的动态系统仿真工具箱Simulink,则是众多仿真软件中功能最强大、最优秀的一种。它使得建模、仿真算法、仿真结果分析与可视化等实现起来非常简便。Math-Works公司为MATLAB提供了新的控制系统模型图形输入与仿真工具Simulink,该软件有两个明显的功能:仿真(Simu)与连接(Link)它可以利用鼠标器在模型窗口上0画0出所需的控制系统模型,然后利用该软件提供的功能对系统直接进行仿真。