Matlab計算機(jī)仿真技術(shù)在液壓系統(tǒng)中的應(yīng)用

彭麗蓉

摘要：在現(xiàn)代工業(yè)控制中，仿真技術(shù)是主要的模擬技術(shù)，它能夠確定最佳參數(shù)匹配，從而確立最優(yōu)的設(shè)計方法與路徑。本文首先探討與分析了液壓系統(tǒng)的應(yīng)用原理與特點，然后概述了MATLAB的功能與特點，具體論述了Matlab計算機(jī)仿真技術(shù)在液壓系統(tǒng)中的應(yīng)用優(yōu)勢，最后進(jìn)行了應(yīng)用實現(xiàn)，取得了比較好的效果。

關(guān)鍵詞：Matlab技術(shù)計算機(jī)仿真技術(shù)液壓系統(tǒng)

中圖分類號：TP3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號：1007-9416（2016）06-0000-00

隨著計算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，越來越多的工程項目都可以借助于計算機(jī)的強(qiáng)大功能來彌補(bǔ)現(xiàn)實條件的不足。系統(tǒng)仿真是在系統(tǒng)建模的基礎(chǔ)上建立起來的，系統(tǒng)建模的目的是要建立一個數(shù)學(xué)模型，而此數(shù)學(xué)模型可以充分反映其系統(tǒng)屬性，從而能夠促進(jìn)該系統(tǒng)的正常運行。而現(xiàn)代液壓系統(tǒng)設(shè)計是越來越復(fù)雜，因此，提高計算機(jī)仿真技術(shù)和質(zhì)量，就顯得更加迫切。本文為此具體探討了Matlab計算機(jī)仿真技術(shù)在液壓系統(tǒng)中的具體應(yīng)用情況。

1 液壓系統(tǒng)的工作原理與特點分析

1.1 液壓系統(tǒng)的工作原理

液壓傳動時，傳遞能量以液體作為介質(zhì)，其介質(zhì)是在受控制和調(diào)節(jié)的兩種狀態(tài)下進(jìn)行工作的，所以，液壓傳動和液壓控制比較相似。而液壓系統(tǒng)的作用是通過改變壓強(qiáng)增大作用力。一個功能完整的液壓系統(tǒng)由動力、執(zhí)行、控制、輔助元件以及液壓油組成。

液壓站的基本工作原理是：電機(jī)帶動油泵飛速旋轉(zhuǎn)，中心泵將機(jī)械能源轉(zhuǎn)化為液壓油的壓力能量，液壓油其后通過集成塊被調(diào)節(jié)、液壓后再經(jīng)外接管路傳輸?shù)揭簤簷C(jī)械的油馬達(dá)或油缸中，從而控制了液動機(jī)械的方向變換、力量的大小、速度的快慢，推動各種液壓機(jī)械做功。

1.2 液壓系統(tǒng)的應(yīng)用特點

液壓系統(tǒng)能否正常高效運行取決于其系統(tǒng)的合理設(shè)計、元件性能、污染防護(hù)和處理。機(jī)械設(shè)計工程師在設(shè)計實踐中若采用以前傳統(tǒng)的建模方法，需要花費一些精力、時間，這樣會降低設(shè)計效率。若要通過編程實現(xiàn)，這就要求設(shè)計工程師必須熟練掌握特殊建模的編程方法。

2 MATLAB的功能與特點

MATLAB是名稱是矩陣實驗室，MATLAB的計算環(huán)境是集數(shù)值的計算、符號運算、圖形處理等等強(qiáng)大的功能于一體，其計算平臺能夠滿足用戶的各種計算需求。MATLAB具有如下的優(yōu)勢與特點：（1）良好的圖形化處理（2）強(qiáng)大的科學(xué)計算能力（3）簡單易用的程序語言。

3 Matlab計算機(jī)仿真技術(shù)在液壓系統(tǒng)應(yīng)用方面的優(yōu)勢

液壓系統(tǒng)的傳統(tǒng)設(shè)計方法主要是來源于設(shè)計工程師的經(jīng)驗、知識，利用真實的元部件構(gòu)造一個動態(tài)系統(tǒng)。仿真技術(shù)不但可用于系統(tǒng)或產(chǎn)品方面的性能測試，還可用于研制開發(fā)產(chǎn)品的所有過程以及由多個系統(tǒng)所構(gòu)成的綜合且復(fù)雜系統(tǒng)。

4Matlab計算機(jī)仿真技術(shù)在液壓系統(tǒng)應(yīng)用方面的實現(xiàn)

Matlab計算機(jī)仿真技術(shù)在液壓系統(tǒng)中的應(yīng)用具有以下特點：（1）能支持多種仿真模型計算和多種應(yīng)用問題求解；（2）支持遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通信、數(shù)據(jù)采集，可對現(xiàn)場工程數(shù)據(jù)進(jìn)行實時仿真計算；（3）支持直接運行其它仿真系統(tǒng)或與之進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，使仿真系統(tǒng)的功能得到進(jìn)一步擴(kuò)展、增強(qiáng)；（4）以數(shù)據(jù)庫為中心，對各種仿真資源進(jìn)行統(tǒng)一資源管理。

4.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計

本文設(shè)計的Matlab計算機(jī)仿真技術(shù)在液壓系統(tǒng)中的應(yīng)用模型如下：

結(jié)果區(qū)：功能部件由內(nèi)部過程和函數(shù)、外部函數(shù)、控件等組成，呈現(xiàn)出執(zhí)行數(shù)據(jù)分析、輸出以及仿真過程和結(jié)果的可視化、數(shù)據(jù)通訊的管理等。

動態(tài)區(qū)：構(gòu)造出模型及模型的優(yōu)化、在系統(tǒng)的運行過程中按實驗的基礎(chǔ)框架實現(xiàn)終止或者執(zhí)行計算、結(jié)果數(shù)據(jù)的計算和運行參數(shù)的保存、模型的解釋、算法的調(diào)用，使其仿真平臺系統(tǒng)和用戶自定義功能的大部分算法能夠通過調(diào)用動態(tài)的鏈接庫方式來實現(xiàn)一系列功能。

初始區(qū)：界面的設(shè)置、參數(shù)和變量的設(shè)置、數(shù)組定義、仿真資源配置、仿真的時間與步長設(shè)置、實驗框架生成，并安排輸出。

4.2 仿真實現(xiàn)

仿真過程：依據(jù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)開啟計算引擎、建立系統(tǒng)的仿真模型、輸入系統(tǒng)的仿真數(shù)據(jù)、運行仿真計算，并進(jìn)行性能方面的分析，顯示分析結(jié)果后關(guān)閉計算引擎。在本系統(tǒng)中，采用的方法是調(diào)用MATLAB計算引擎IEngine。

5 液壓系統(tǒng)中現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展

5.1 半物理仿真技術(shù)

半物理仿真技術(shù)的特征是仿真模型中包含物理模型。當(dāng)一些系統(tǒng)部件和現(xiàn)象難于建模，或者在某些特殊要求下，系統(tǒng)的某些部分或其類似系統(tǒng)成為仿真模型的一部分，從而使仿真過程更加便捷，仿真結(jié)果更加具有說服力。

5.2 并行仿真技術(shù)

當(dāng)前仿真方法對數(shù)據(jù)處理速度提出很高的要求，并且數(shù)學(xué)模型由于考慮各類因素而變得越來越復(fù)雜，而仿真結(jié)果的輸出速度則要求越來越快。并行仿真技術(shù)就是采用多臺中央處理器或者計算機(jī)同時對同一問題進(jìn)行仿真計算。

總之，計算機(jī)仿真技術(shù)是設(shè)計液壓系統(tǒng)不可缺少的重要技術(shù)，Matlab計算機(jī)仿真技術(shù)在液壓系統(tǒng)中的應(yīng)用可以縮短液壓系統(tǒng)或元件的設(shè)計周期，從而實現(xiàn)最優(yōu)設(shè)計。

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