Matlab計算機仿真技術在液壓系統中的應用

彭麗蓉

摘要：在現代工業控制中，仿真技術是主要的模擬技術，它能夠確定最佳參數匹配，從而確立最優的設計方法與路徑。本文首先探討與分析了液壓系統的應用原理與特點，然后概述了MATLAB的功能與特點，具體論述了Matlab計算機仿真技術在液壓系統中的應用優勢，最后進行了應用實現，取得了比較好的效果。

關鍵詞：Matlab技術計算機仿真技術液壓系統

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

隨著計算機技術的廣泛應用，越來越多的工程項目都可以借助于計算機的強大功能來彌補現實條件的不足。系統仿真是在系統建模的基礎上建立起來的，系統建模的目的是要建立一個數學模型，而此數學模型可以充分反映其系統屬性，從而能夠促進該系統的正常運行。而現代液壓系統設計是越來越復雜，因此，提高計算機仿真技術和質量，就顯得更加迫切。本文為此具體探討了Matlab計算機仿真技術在液壓系統中的具體應用情況。

1 液壓系統的工作原理與特點分析

1.1 液壓系統的工作原理

液壓傳動時，傳遞能量以液體作為介質，其介質是在受控制和調節的兩種狀態下進行工作的，所以，液壓傳動和液壓控制比較相似。而液壓系統的作用是通過改變壓強增大作用力。一個功能完整的液壓系統由動力、執行、控制、輔助元件以及液壓油組成。

液壓站的基本工作原理是：電機帶動油泵飛速旋轉，中心泵將機械能源轉化為液壓油的壓力能量，液壓油其后通過集成塊被調節、液壓后再經外接管路傳輸到液壓機械的油馬達或油缸中，從而控制了液動機械的方向變換、力量的大小、速度的快慢，推動各種液壓機械做功。

1.2 液壓系統的應用特點

液壓系統能否正常高效運行取決于其系統的合理設計、元件性能、污染防護和處理。機械設計工程師在設計實踐中若采用以前傳統的建模方法，需要花費一些精力、時間，這樣會降低設計效率。若要通過編程實現，這就要求設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的計算環境是集數值的計算、符號運算、圖形處理等等強大的功能于一體，其計算平臺能夠滿足用戶的各種計算需求。MATLAB具有如下的優勢與特點：（1）良好的圖形化處理（2）強大的科學計算能力（3）簡單易用的程序語言。

3 Matlab計算機仿真技術在液壓系統應用方面的優勢

液壓系統的傳統設計方法主要是來源于設計工程師的經驗、知識，利用真實的元部件構造一個動態系統。仿真技術不但可用于系統或產品方面的性能測試，還可用于研制開發產品的所有過程以及由多個系統所構成的綜合且復雜系統。

4Matlab計算機仿真技術在液壓系統應用方面的實現

Matlab計算機仿真技術在液壓系統中的應用具有以下特點：（1）能支持多種仿真模型計算和多種應用問題求解；（2）支持遠程數據通信、數據采集，可對現場工程數據進行實時仿真計算；（3）支持直接運行其它仿真系統或與之進行數據交換，使仿真系統的功能得到進一步擴展、增強；（4）以數據庫為中心，對各種仿真資源進行統一資源管理。

4.1 結構設計

本文設計的Matlab計算機仿真技術在液壓系統中的應用模型如下：

結果區：功能部件由內部過程和函數、外部函數、控件等組成，呈現出執行數據分析、輸出以及仿真過程和結果的可視化、數據通訊的管理等。

動態區：構造出模型及模型的優化、在系統的運行過程中按實驗的基礎框架實現終止或者執行計算、結果數據的計算和運行參數的保存、模型的解釋、算法的調用，使其仿真平臺系統和用戶自定義功能的大部分算法能夠通過調用動態的鏈接庫方式來實現一系列功能。

初始區：界面的設置、參數和變量的設置、數組定義、仿真資源配置、仿真的時間與步長設置、實驗框架生成，并安排輸出。

4.2 仿真實現

仿真過程：依據基礎數據開啟計算引擎、建立系統的仿真模型、輸入系統的仿真數據、運行仿真計算，并進行性能方面的分析，顯示分析結果后關閉計算引擎。在本系統中，采用的方法是調用MATLAB計算引擎IEngine。

5 液壓系統中現代技術的發展

5.1 半物理仿真技術

半物理仿真技術的特征是仿真模型中包含物理模型。當一些系統部件和現象難于建模，或者在某些特殊要求下，系統的某些部分或其類似系統成為仿真模型的一部分，從而使仿真過程更加便捷，仿真結果更加具有說服力。

5.2 并行仿真技術

當前仿真方法對數據處理速度提出很高的要求，并且數學模型由于考慮各類因素而變得越來越復雜，而仿真結果的輸出速度則要求越來越快。并行仿真技術就是采用多臺中央處理器或者計算機同時對同一問題進行仿真計算。

總之，計算機仿真技術是設計液壓系統不可缺少的重要技術，Matlab計算機仿真技術在液壓系統中的應用可以縮短液壓系統或元件的設計周期，從而實現最優設計。

參考文獻

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