推移千斤頂控制回路的simulink仿真模型的建立

譚愛兵

（晉城煤炭規劃設計院，山西 晉城 048000）

1 推溜移架的工作原理

見圖1。

圖1 推溜移架工作原理

這種推移裝置推移千斤頂不是直接安裝在液壓支架的底座和刮板機槽幫之間，其兩端分別同支架底座和推移框架相連。當推移千斤頂的有桿腔進液，無桿腔回液時，活塞桿縮回帶動推移框架向前移動，實現推溜（以支架為支點）；當無桿腔進液，有桿腔回液時，缸體伸出，帶動支架底座向前移動，實現移架(以刮板輸送機為支點)。為防止相鄰支架移架時輸送機被拉回，在推移千斤頂的有桿腔油路上加設了由液控單向閥和安全閥組成的控制閥，其中安全閥的調定壓力略低于推移千斤頂的最大工作壓力。

2 推移千斤頂控制回路的功率鍵合圖與狀態方程

推移千斤頂在推溜、移架過程中，安全閥不參與工作，故建立功率鍵合圖時不考慮。液控單向閥在一定開口量下較為穩定的工作，按液阻Ryd處理。三位四通換向閥對動態特性起主要作用。它的閥芯與閥套的相對位置形成了4個控制口，各個控制口的液阻分別用R1~R4表示。推溜、移架過程中不僅具有不同的慣性元，而且具有不同的負載阻力。推移千斤頂一般都是近水平放置，由自重產生的阻力很小，可以忽略不計。由以上分析，繪制了功率鍵合圖，見圖2。

圖2 推移控制回路的功率鍵合圖

圖中pi1、pi1：第i段主進液管路對應支路進入換向閥乳化液的壓力和流量；R1、R2、R3、R4：換向閥四通道的液阻；Pyd：液控單向閥的液阻；pi2、pi2：對應第i段回液管的換向閥流出的乳化液的壓力和流量；A1、A2、C1、C2、V1、V2：分別為推移千斤頂活塞腔和活塞桿腔的面積，液容和液體體積；Rft、Rfy：推溜、移架時推移千斤頂的黏性阻尼；Ft、Fy：推溜力與移架力；Imt、Imy：推溜的慣性元和移架慣性元；Pmt、Pmy：推溜的動量和移架的動量；y為移架標志，t為推溜標志。

由以上功率鍵合圖導出的狀態方程如下：

移架狀態方程：

推溜狀態方程：

3 推移千斤頂控制回路的仿真模型

在數字仿真研究的過程中，當所研究對象的數學模型被確定之后，就要運用相應的數值計算方法進行求解計算，以獲取系統的動態響應。本部分運用目前廣泛使用的工程科學計算軟件Matlab中的Simulink工具箱對其建立仿真模型。建好的模型見圖3。

圖3 移架階段的仿真模型

4 結束語

影響推移千斤頂控制回路動態特性的因素有好多，但要找到其主要的影響因素，必須找到合適的方法，建立合適的仿真試驗模型。由于液壓技術中的非線性過程多，液壓流體力學的公式很多是經驗公式，形式復雜，使得人們在仿真時必須慎重選擇仿真軟件和程序語言。文章所用的simulink仿真軟件正好是目前最為實用和最為方便的軟件。采用simulink的動態仿真功能就能將前面建立的動態特性數學模型轉化為易于計算機求解的仿真模型，為以后能夠精確地進行動態特性的仿真，找到影響動態特性的因素奠定了堅實的基礎。參考文獻:

圖4 推溜階段的仿真模型

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