基于MATLABSimulink的液压马达低速稳定性仿真研究

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1、第２８卷第１期矿冶工程Ｖｏｌ．２８№１２００８年０２月ＭＩＮＩＮＧＡＮＤＭＥＴＡＬＬＵＲＧＩＣＡＬＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＦｅｂｒｕａｒｙ２００８基于ＭＡＴＬＡＢ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ的液压马达低速稳定性仿真研究①蒋文斌，刘寿康，邹柏华（长沙矿冶研究院，湖南长沙４１００１２）摘要：采用电液相似原理建立了液压马达系统的数学模型，应用ＭＡＴＬＡＢ动态仿真工具Ｓｉｍｕｌｉｎｋ软件包对液压马达的动态特性进行仿真分析，研究了摩擦扭矩、泄漏量、油液压缩性等因素对液压马达的低速稳定性的影响，并提出了改善液压马达低速稳定性的措施。关键词：液压马达；低速稳

2、定性；ＭＡＴＬＡＢ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ；仿真中图分类号：ＴＨ１３７文献标识码：Ａ文章编号：０２５３－６０９９（２００８）０１－００９４－０３ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆＨｙｄｒａｕｌｉｃＭｏｔｏｒ′ｓＬｏｗＳｐｅｅｄＳｔａｂｉｌｉｔｙＢａｓｅｄｏｎＭＡＴＬＡＢ／ＳｉｍｕｌｉｎｋＪＩＡＮＧＷｅｎ⁃ｂｉｎ，ＬＩＵＳｈｏｕ⁃ｋａｎｇ，ＺＯＵＢｏ⁃ｈｕａ（ＣｈａｎｇｓｈａＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＭｉｎｉｎｇ＆Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ４１００１２，Ｈｕｎａｎ，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｍａｔ

3、ｈｅｍａｔｉｃｍｏｄｅｌｏｆｈｙｄｒａｕｌｉｃｍｏｔｏｒｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｓｉｍｉｌａｒｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｅｌｅｃｔｒｉｃｆｌｕｉｄ．ＡｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｗａｓｍａｄｅｆｏｒｄｙｎａｍｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｈｙｄｒａｕｌｉｃｍｏｔｏｒｗｉｔｈＳｉｍｕｌｉｎｋｓｏｆｔｗａｒｅｐａｃｋａｇｅｏｆＭＡＴＬＡＢｄｙｎａｍｉｃｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｔｏｏｌ．Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｆｒｉｃｔｉｏｎｔｏｒｑｕｅ，ｌｅａｋａｇｅａｎｄｃｏｍｐｒｅｓｓｉｂｉｌｉｔｙｏｆｏｉｌａｎｄｌｉ

4、ｑｕｉｄｏｎｌｏｗ⁃ｓｐｅｅｄｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｈｙｄｒａｕｌｉｃｍｏｔｏｒｗａｓｓｔｕｄｉｅｄ．Ｓｏｍｅｍｅａｓｕｒｅｓａｒｅｐｒｏｐｏｓｅｄｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｌｏｗ⁃ｓｐｅｅｄｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｈｙｄｒａｕｌｉｃｍｏｔｏｒ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｈｙｄｒａｕｌｉｃｍｏｔｏｒ；ｌｏｗ⁃ｓｐｅｅｄｓｔａｂｉｌｉｔｙ；ＭＡＴＬＡＢ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ；ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ［３］液压马达因其具有输出扭矩大、起动特性好、过载动态特性的仿真与优化。通过建立数学模型，采用保护简单、可以直接驱动负载等一系列优点，在国内外ＭＡＴＬＡＢ软件

5、中的动态仿真工具Ｓｉｍｕｌｉｎｋ软件包对液工程机械领域获得了广泛的应用。目前，液压马达使压马达的低速稳定性进行仿真分析，为辨识影响液压用性能方面存在的主要问题是在启动和低速运行时不马达低速稳定性的因素、改善其使用性能提供了有效易稳定，常常出现爬行、间停等现象。作为液压系统重的途径。要执行元件，其性能状况对整个液压系统的工作性能有着直接的影响，因此，在设计液压系统时，液压马达１数学模型的建立的低速稳定性往往是需要考虑的重要特性之一。１．１液压马达的流量连续方程影响液压马达低速稳定性的可能因素很多，既有设液压马达进油口和出油口的流量和压

6、力分别为其本身结构特征的因素，如排量脉动、内摩擦扭矩损失Ｑ，Ｐ和Ｑ，Ｐ。液压马达的进油、出油的流量连续１１２２特性、低速泄漏特性等，又有液压马达本身之外的其它［４］方程为：因素，如系统的流量调节方式、负载特性、管路特性及Ｑ＝Ｑ＋Ｑ＋Ｑ控制方式、油液的压缩性、油液的粘性等，均对液压马１ｔｚｄ［１～２］ｄＰ达的低速稳定性产生显著的影响。１＝ｎＶ＋ｋΔＰ＋ｋΔＰ＋Ｃ（１）ｔ１２１ＭＡＴＬＡＢ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ软件包强大的仿真和分析功ｄｔＱ＝Ｑ＋Ｑ－Ｑ能，为液压系统的建模与动态仿真提供了一个高效而２ｔｚｄ可靠的工作平台，并用方框图进行建模的

7、图形接口，包ｄＰ２＝ｎＶ＋ｋΔＰ＋ｋΔＰ－Ｃ（２）ｔ１２２括了众多线性和非线性等环节，使用户能够快速、准确ｄｔ３地创建动态系统的计算机模型，方便地实现液压系统式中Ｑｔ为马达理论流量，ｍ／ｓ；Ｑｚ为马达泄漏流量①收稿日期：２００７⁃０６⁃１８作者简介：蒋文斌（１９８３－），男，湖南衡阳人，硕士研究生，主要研究方向为液压系统动态特性数字仿真与优化设计。第１期蒋文斌等：基于ＭＡＴＬＡＢ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ的液压马达低速稳定性仿真研究９５３（层流性泄漏与紊流性泄漏之和），ｍ／ｓ；Ｑｄ为马达压２π２πｂｎ２π２ｄＱｔΔＰ＝ｋ－Ｑ－（）Ｊ３ｕ３Ｖ

8、Ｖ２ｔＶｄｔ缩性流量（处于非稳态，由压力变化引起），ｍ／ｓ；ｎ为ｔｔｔ３２πｂ马达的转速，ｍ／ｓ；Ｖｔ为马达的排量，ｍ／ｒ；ΔＰ为进油２πｎ２π２令系数ｋ＝ｋ，液阻Ｒ＝Ｑ，液感Ｌ＝（）Ｊ，ｐ３ｐ２ｔ口与出油口的压力差，Ｐａ；ｋ１，ｋ２