基于MATLAB液压系统仿真技术研究

　　1 液压系统仿真技术

　　液压系统仿真技术开始于20世纪50年代,当时Hanpun和nightingle用传递函数法分别对液压伺服系统作了动态性能分析,并分析了系统的稳定 性及频率响应特性,这是一种用于单输入单输出系统的简单方法,如今仍然被广泛应用。随后各种液压系统仿真软件被开发出来并逐渐应用到液压系统的设计开发领 域。仿真技术在液压领域的应用主要体现在:

　　(1)首先通过理论推导建立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。

　　2 仿真软件MATLAB

　　MATLAB的语言具有语言简洁紧凑、源程序的开放性、功能强劲等特点。MATLAB语言是以矩阵和向量为基本数据单位,包括控制流程语句、函数、数据结 构、输入输出及面向对象等特点的高级语言。既适合编写只有区区几行的小程序(如对数据文件进行处理的程序),也适合开发复杂的大型程序,因此被称为第4代 计算机语言。目前广泛应用于自动控制、图像信号处理、信号分析、振动理论、时序分析与建模、优化设计等领域,并表现出一般高级语言难以比拟的优势。

　　MATLAB提供的动态系统仿真工具箱Simulink,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。Simulink会使计算机变成一个实验室,可以对机械的、电子的,连续的、离散的或混合系统,现实存在的、不存在的系统等,进行建模与仿 真。MathWorks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2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绘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。

　　Simulink可以对动态系统进行建模、仿真和分析,从而可以在设计系统的时候先对系统进行仿真和分析,然后及时进行必要的修正,以实现高效的系统开发。Simulink支持线性和非线性系统、连续和离散时阻力系统以及多进程系统。