基于Simscape的2级双作用液压缸的建模仿真研究.pdfVIP

学兔兔 基于Simscape的2级双作用液压缸的建模仿真研究★ 口 陈柏松 口 伍先俊 口 李 兢 武汉理工大学 机电工程学院 武汉 430079 摘 要：2级双作用液压缸作为非标准液压元件，目前没有相关有效分析手段。采用功率键合图法和Simscape软件建 立单级液压缸数学模型，表明两者符合程度较好，验证了Simscape软件的有效性，最后利用Simscape仿真软件建立了2t 液压缸的模型并仿真，为多级液压缸的建模仿真提供了可借鉴的方法 关键词：2级双作用液压缸 建模仿真 Simscape 中图分类号：TH137．5 文献标识码：A 文章编号：1000—4998(2009)04—0006—03 随着船舶、桥梁等重型工业的发展，多级液压缸因 ， 女口图2所示 。 其具有行程比较长、推力大等优点，已经成为现代液压 表1 液压缸元件模块表 顶升装置 中的关键元件并得到了广泛地应用…。由于 名称 功能 模块图标 是一种非标准液压元件 ，对多级液压缸 作 中的动念 性能及建模仿真方法的研究 比较少。黄先祥和高钦和 机械一液压能 模拟一忽略液容等因素的 对多级液压缸进行 _r建模研究 ，前者以多刚体系统动 转换模块 单作用液压缸 力学理论为基础，采用定义设 计变量 、状态变量的方法 ． C R． 缓冲模块 模拟活塞与缸体之间的缓冲 一LlJ 建立了2级液压缸系统的仿真模型 【。而后暂则通过软 件协作的方法，利用 Simulink软件建立2级液 缸的液 压系统仿真模 型，并且给出了比较合邢的仿真 汁算结 容积模块 液压缸产生的影响模拟液容变化对工作 囤 果 3。随着多级液压缸的级数越多 ，液压缸数学模型就 会越复杂 ，且采用动态方程对多级液压缸建模 比较难 传感器模块 测量位移和速度 以确定方程中的积分常数项”I，[大1此多级液压缸建模 依然是一个难点。本文将采用功率键合图法建立 级 节流口模块 模拟流体节流口 一 液压缸的模型，并手动编写程序，将其与Simscape的 仿真结果对比，表明Simscape软件的有效性。然后采 用 Simscape软件建立2级液压缸模 型并仿真 ，为多级 液压缸的建模提供参考。 1 Simscape单缸模型的建立 Simscape软件是 由美 困 Math~％rks公司推 出的 一 款可帮助工程师进行多领域物理系统的建模和仿真 软件，它是 MATLAB的扩展模块，直观采用物理网络 方法建模 ，其连接线代表元件之问装配和能量传递关 系 。Simscape包含 的 SymHydraulics、SimMechanicsTM 和 SimDrivelineTM为机械和液压建模提供了全面的构 建能力。通过此软件对液压缸进行建模过程中，主要用 到了以下元件模块 ，如表1所示 。根据 Simscape建立的 单级液压缸的模型如图1所示。 此外，我们可以建立单级液压缸的功率键合图模 ★教育部博士点新教师基金资助项目(编号：20070497023) 收稿日期：2008年lOll 圃2009／4 机械制造47卷 第536期 学兔兔