液压传动与控制技术仿真作业.doc

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1、液压传动与控制技术作业学号姓名：班级：1四通阀控制液压缸仿真1.1四通阀控制液压缸原理图1四通阀控制液压缸原理1.2四通阀控液压缸的基本方程（1）滑阀的流量方程假设：阀是零开口四边滑阀，四个节流窗口时匹配和对称的，供油压力恒定，回油压力为零。阀的线性化流量方程为（1）式中——四通阀的流量增益；——四通阀的流量—压力系数；——阀芯的位移；——负载压力。在动态分析时，需要考虑泄漏和油液压缩性的影响。由于液压缸外泄漏和压缩性的影响，使得流入液压缸的流量和流出液压缸的流量不相等，即。为了简化分析，定义负载流量为（2）（2）液压缸流量连续性方程流入液压缸进油腔的

2、流量为（3）从液压缸回油腔流出的流量为（4）式中——液压缸活塞有效面积；——活塞位移；——液压缸内泄漏系数；——液压缸外泄漏系数；——有效体积弹性模量（包括油液、连接管道和缸体的机械柔度）；——液压缸进油腔的容积（包括阀、连接管道和进油腔）；——液压缸回油腔的容积（包括阀、连接管道和回油腔）。液压缸工作腔的容积可写为（5）（6）活塞在中间位置是，液体压缩性影响最大，动力元件固有频率最低，阻尼比最小，系统稳定性最差。所以，在分析时应取活的中间位置为初始位置。忽略外泄漏量和，又由于，则联立式（2）~（6），可得（7）式中——液压缸总泄漏系数，。（3）液压缸

3、和负载的力平衡方程液压动力元件的动态特性受负载特性的影响。负载力一般包括惯性力、粘性阻尼力、弹性力和任意外负载力。（8）式中——活塞机负载折算到活塞上的总质量；——活塞机负载的粘性阻尼系数；——负载弹簧刚度；——作用在活塞上的任意外负载力。此外，还存在库伦摩擦等非线性负载，但采用线性化的方法分析系统的动态特性是，必须将这些非线性负载忽略。式(1)、（7）和式（8）中的变量都是在平衡工作点的增量，为了简单起见，将增量符号去掉。1.3四通滑阀控液压缸的传递函数对式（1）、（7）和式（8）进行拉氏变换并进行整理，可得到阀芯输入位移和外负载力同时作用在液压缸活

4、塞的总输出位移为（9）下面对上式进行简化：如果没有弹簧负载和负载干扰力，即，另外，粘性阻尼系数一般很小，由粘性摩擦力引起的泄漏量比活塞的运动速度小得多，即，因此项与1比可以忽略不计。故式（9）可简化为（10）式中——液压固有频率：——液压阻尼比；——速度常数。在给定参数(测试数据)下有：1.4四通阀控液压缸的SIMULINK系统仿真该油缸在测试数据(无任何负载的情况下)下按传递函数建立的仿真模块图如下：在四通阀的输入位移x呈正弦变化的条件下（设t=0时，x=0.03m；t=1时，x=0.005m），如图3所示（周期为4s），观察液压缸活塞的输出速度v和

5、输出位移y的时域相应曲线，分别如图4、图5所示：图2系统仿真图图3四通阀阀芯输出位移x和时间t的关系图4液压缸活塞输出速度v和时间t的关系图5液压缸活塞输出位移y和时间t的关系2四凸肩零开口四通滑阀的静态特性2.1四凸肩零开口四通滑阀原理图6中三个通油槽处有四个工作棱边。由于凸肩的宽度和不同凸肩间的距离，与相对应的油槽尺寸是配制得完全一致的，所以当阀芯处于中位时，凸肩的棱边与油糟的棱边，一一对齐，从而把油槽完全封住。这种完全理想化的滑阀，称理想滑阀。图6四凸肩零开口四通滑阀2.1用MATLAB进行仿真程序：x=-1;whilex<1.1holdonp=

6、-1:0.001:1;ifx<0q=x*sqrt(1+p);elseq=x*sqrt(1-p);endplot(p,q,'b-','linewidth',1.2)gridonx=round(x*100);x=x/100;gtext(num2str(x,5))x=x+0.2;endxlabel('p_L/p_s')ylabel('Q_L/Q_0')2.2运行结果图7仿真曲线3学习心得（1）通过仿真分析，了解了本系统的性能特征，为正确使用液压缸提供了理论依据。（2）SIMULINK是一个强大的软件包，在液压系统仿真中只需要做数学模型的推导工作。用SIMUL

7、INK对设计好的系统进行仿真，可以预知效果，检验设计的正确性，为设计人员提供参考。（3）通过本学期对“液压传动与控制技术”这门课程的学习和自己的练习，已初步掌握MATLAB/Simulink在液压控制系统动态仿真过程中的基本步骤，我感到受益匪浅，今后还将继续熟悉该软件的操作和应用，增长实力，为以后工作和科研打下良好基础。