Matlab计算机仿真技术在液压系统中的应用

2016-07-09彭丽蓉

数字技术与应用 2016年6期

彭丽蓉

摘要：在现代工业控制中，仿真技术是主要的模拟技术，它能够确定最佳参数匹配，从而确立最优的设计方法与路径。本文首先探讨与分析了液压系统的应用原理与特点，然后概述了MATLAB的功能与特点，具体论述了Matlab计算机仿真技术在液压系统中的应用优势，最后进行了应用实现，取得了比较好的效果。

关键词：Matlab技术计算机仿真技术液压系统

中图分类号：TP3 文献标志码： A 文章编号：1007-9416（2016）06-0000-00

随着计算机技术的广泛应用，越来越多的工程项目都可以借助于计算机的强大功能来弥补现实条件的不足。系统仿真是在系统建模的基础上建立起来的，系统建模的目的是要建立一个数学模型，而此数学模型可以充分反映其系统属性，从而能够促进该系统的正常运行。而现代液压系统设计是越来越复杂，因此，提高计算机仿真技术和质量，就显得更加迫切。本文为此具体探讨了Matlab计算机仿真技术在液压系统中的具体应用情况。

1 液压系统的工作原理与特点分析

1.1 液压系统的工作原理

液压传动时，传递能量以液体作为介质，其介质是在受控制和调节的两种状态下进行工作的，所以，液压传动和液压控制比较相似。而液压系统的作用是通过改变压强增大作用力。一个功能完整的液压系统由动力、执行、控制、辅助元件以及液压油组成。

液压站的基本工作原理是：电机带动油泵飞速旋转，中心泵将机械能源转化为液压油的压力能量，液压油其后通过集成块被调节、液压后再经外接管路传输到液压机械的油马达或油缸中，从而控制了液动机械的方向变换、力量的大小、速度的快慢，推动各种液压机械做功。

1.2 液压系统的应用特点

液压系统能否正常高效运行取决于其系统的合理设计、元件性能、污染防护和处理。机械设计工程师在设计实践中若采用以前传统的建模方法，需要花费一些精力、时间，这样会降低设计效率。若要通过编程实现，这就要求设计工程师必须熟练掌握特殊建模的编程方法。

2 MATLAB的功能与特点

MATLAB是名称是矩阵实验室，MATLAB的计算环境是集数值的计算、符号运算、图形处理等等强大的功能于一体，其计算平台能够满足用户的各种计算需求。MATLAB具有如下的优势与特点：（1）良好的图形化处理（2）强大的科学计算能力（3）简单易用的程序语言。

3 Matlab计算机仿真技术在液压系统应用方面的优势

液压系统的传统设计方法主要是来源于设计工程师的经验、知识，利用真实的元部件构造一个动态系统。仿真技术不但可用于系统或产品方面的性能测试，还可用于研制开发产品的所有过程以及由多个系统所构成的综合且复杂系统。

4Matlab计算机仿真技术在液压系统应用方面的实现

Matlab计算机仿真技术在液压系统中的应用具有以下特点：（1）能支持多种仿真模型计算和多种应用问题求解；（2）支持远程数据通信、数据采集，可对现场工程数据进行实时仿真计算；（3）支持直接运行其它仿真系统或与之进行数据交换，使仿真系统的功能得到进一步扩展、增强；（4）以数据库为中心，对各种仿真资源进行统一资源管理。

4.1 结构设计

本文设计的Matlab计算机仿真技术在液压系统中的应用模型如下：

结果区：功能部件由内部过程和函数、外部函数、控件等组成，呈现出执行数据分析、输出以及仿真过程和结果的可视化、数据通讯的管理等。

动态区：构造出模型及模型的优化、在系统的运行过程中按实验的基础框架实现终止或者执行计算、结果数据的计算和运行参数的保存、模型的解释、算法的调用，使其仿真平台系统和用户自定义功能的大部分算法能够通过调用动态的链接库方式来实现一系列功能。

初始区：界面的设置、参数和变量的设置、数组定义、仿真资源配置、仿真的时间与步长设置、实验框架生成，并安排输出。

4.2 仿真实现

仿真过程：依据基础数据开启计算引擎、建立系统的仿真模型、输入系统的仿真数据、运行仿真计算，并进行性能方面的分析，显示分析结果后关闭计算引擎。在本系统中，采用的方法是调用MATLAB计算引擎IEngine。

5 液压系统中现代技术的发展

5.1 半物理仿真技术

半物理仿真技术的特征是仿真模型中包含物理模型。当一些系统部件和现象难于建模，或者在某些特殊要求下，系统的某些部分或其类似系统成为仿真模型的一部分，从而使仿真过程更加便捷，仿真结果更加具有说服力。

5.2 并行仿真技术

当前仿真方法对数据处理速度提出很高的要求，并且数学模型由于考虑各类因素而变得越来越复杂，而仿真结果的输出速度则要求越来越快。并行仿真技术就是采用多台中央处理器或者计算机同时对同一问题进行仿真计算。