液压挖掘机多领域建模与仿真

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1、兵工自动化2014-04OrdnanceIndustryAutomation33(4)·18·doi:10.7690/bgzdh.2014.04.005液压挖掘机多领域建模与仿真崔洪新，李军，申金星，王朴(解放军理工大学野战工程学院，南京210007)摘要：针对机电液一体化系统联合仿真对硬件及操作人员要求过高的问题，提出基于同一仿真平台Matlab建立复杂系统虚拟样机的方法。以建立液压挖掘机虚拟样机多域仿真模型为例，采用Matlab软件SimMechanics工具箱、SimHydraulics工具箱和Simulink工

2、具箱分别建立了液压挖掘机的机械系统、液压系统和控制系统仿真模型，并通过各模型间的接口技术，实现了机械、液压、控制子系统的有机集成。仿真结果证明：该方法可在样机设计阶段进行系统整体性能分析，能及时发现错误，降低开发成本，为复杂机电液一体化系统的多领域仿真分析提供了有效方法。关键词：液压挖掘机；多领域仿真；虚拟样机；SimMechanics；SimHydraulics中图分类号：TJ812文献标志码：AMulti-DomainModelingandSimulationofHydraulicExcavatorCuiHongx

3、in,LiJun,ShenJinxing,WangPu(CollegeofFieldEngineering,PLAUniversityofScience&Technology,Nanjing210007,China)Abstract:AmethodofconstructingvirtualprototypeforcomplexmechanicalsystembasedonthesameplatformofMatlabisproposed.Itcanovercomethedifficultiesofco-simulati

4、onofhydromechatronicssystemofhardwareaswellashighrequirementofoperatingstaff.Takingtheconstructionofhydraulicexcavatormulti-domainvirtualprototypeasanexample,thesimulationmodelofmechanicalsystem,hydraulicsystemandcontrolsystemofexcavatorareestablishedrespectivel

5、y.MatlabtoolboxesofSimMechanics,SimHydraulicsandSimulinkareusedinthesimulation.Subsequently,theinterfacetechniqueofvariousmodelsisinvestigated.Thisworkperfectlyintegrateshydraulicandmechanicalsystemswithcontrolsystemofexcavator.Thesimulationresultsshowthatthemet

6、hodcananalyzetheoverallperformanceofthesystemintheprototypedesignphase,findoutthemistakesintimeandreducedevelopmentcosts.Italsoprovidesaneffectivemethodfortheanalysisofmulti-domainsimulationofcomplexelectromechanicalsystem.Keywords:hydraulicexcavator;multi-domai

7、nsimulation;virtualprototype;SimMechanics;SimHydraulics0引言人员需要花费大量的时间和精力用于学习软件，但由于各软件的专业特殊性，只有极少数技术人员能液压挖掘机是集机械、电子、液压和控制等多够对各种软件熟练运用并能掌握不同软件协同建模领域子系统于一体的复杂系统。在进行这类复杂产与仿真方法。基于此，笔者提出了一种基于Matlab品的开发设计时，通常由专门的部门对某一领域分同一平台的液压挖掘机虚拟样机建模仿真方法。系统进行设计开发，然后由项目组长或者技术总工对各领域建模

8、结果进行综合分析与系统设计。现有1液压挖掘机机械系统建模的仿真工具多是针对单一领域分系统的专业建模与[6]液压挖掘机主要由机械动力学模型、液压系仿真，能够很好地解决单领域系统性能分析的问题，[7]统模型和控制系统模型3大部分构成。基于[1]如SolidWorks软件用于机械模型的设计与分析，[2]Matlab的液压挖掘机虚拟样机实