基于Simulink壓磚機液壓系統仿真平臺的開發研究

匡偉春+趙曉東+賴勇聰

【摘 要】基于Simulink壓磚機液壓系統仿真平臺，集合了壓磚機液壓系統中液壓元件的仿真模型，構建了仿真元件庫。以液壓系統某一回路仿真為例驗證仿真平臺的可行性和有效性，表明該平臺能夠高效、方便地搭建好壓磚機液壓系統回路的仿真模型，為工程技術人員和設計人員的設計計算和參數優化提供了仿真平臺。

【關鍵詞】液壓系統；Simulink；元件庫；仿真平臺

0 前 言

作為陶瓷墻地磚生產線中的關鍵機械設備之一的全自動液壓壓磚機（簡稱壓磚機），是機電液一體化的現代化陶瓷裝備。隨著陶瓷工業領域技術的蓬勃發展，對壓磚機的液壓系統各項性能都提出了更高的要求[1]。

文獻[2]在機電綜合管理框架下，設計了飛機液壓系統仿真平臺，有效地實現實際液壓系統的所有功能特性，為飛機機電綜合管理的最終實現提供有利支撐。文獻[3]構建了基于 Simulink 的機電液系統集成化仿真平臺。文獻[4]構建了基于MATLAB/SIMULINK打樁機液壓打樁機液壓系統仿真平臺?；赟imulink壓磚機仿真平臺的建立，實現了快速建立壓磚機的液壓系統仿真回路，從而實現對液壓系統的動態性能分析和參數設計。

1 壓磚機液壓系統的元件鍵合圖模型

壓磚機液壓系統中有幾十種液壓元件，這里從液壓系統中選取典型的液壓元件之一插裝閥進行模型分析。插裝閥在壓磚機液壓系統中作為快排油閥使用，它通油流量大，壓力損失小，可看成液阻效應，建立插裝閥的功率鍵合圖模型如圖1，表示一種因果關系下的鍵合圖模型。

式中：pi為流入插裝閥的液體壓力；po為流出插裝閥的液體壓力；R為插裝閥中產生的液阻。

2 利用Simulink建立插裝閥仿真模型

Simulink是MathWorks公司開發的一個有重要影響力的軟件產品。Simulink包含7種子模型庫，子模型庫隨著該軟件的發展，不斷得到豐富。根據液壓元件的鍵合圖模型，能推導相應的數學模型。在Simulink中，把數學模型的公式轉換成液壓元件的仿真模型，再將其封裝成對應元件的仿真子模型。

根據插裝閥兩種不同因果關系的鍵合圖模型，可得到兩個數學關系模型，以插裝閥1為例建立模型如下。

插裝閥產生的液阻Rc1：△pc1=Rc1qc1；1結點：△pc1=pgi-pc1。

根據數學關系模型和功率鍵合圖在同一節點處的不同因果關系，建立插裝閥1的仿真模型，如圖2所示，然后把子系統封裝起來。

3 仿真平臺的搭建

3.1 元件庫的建立

在Simulink中，用戶可以把自定義的模塊放在自己定制的庫中。建立壓磚機液壓系統的仿真元件庫，新建Library，將封裝好的液壓元件模塊或其它模塊拖放到新建的庫中如圖3所示， 保存模塊庫，引用塊的內容可以根據需要進行修改。

3.2 Simulink庫瀏覽器中加入液壓元件庫

創建的用戶庫若要顯示在Simulink的瀏覽器中，需要建立一個m文件，在m文件中描述所要添加的用戶庫。也可以直接拷貝已有的文件作為模板，然后重新編輯。Simulink庫瀏覽器中，用戶給出要顯示的模塊及名稱，定義Browser數據結構和BlocksetStruct結構，然后把目錄加入到MATLAB的路徑中，再次打開時在Simulink瀏覽器中就會顯示新的模塊庫。

4 仿真平臺應用實例

如圖4所示，根據壓磚機的液壓回路，在仿真平臺中找到對應液壓元件，建立了某一復雜過程液壓回路的仿真實例，通過輸入參數，可以觀看其中的液壓泵出口流量仿真結果曲線。

5 結束語

（1）通過對立壓磚機液壓系統主要液壓元件的工作情況分析，得到液壓元件功率鍵合圖模型、推導數學模型、建立液壓元件仿真模型，將各個元件的仿真模型封裝添加生成元件庫，建立壓磚機液壓系統仿真平臺，在平臺上可以方便快捷的根據不同工作過程建立系統中各個回路的仿真模型。

（2）仿真平臺的建立可以幫助技術人員很好的對系統進行動態分析，可添加參數的分析變化曲線，帶來了設計分析工作上的極大便利，也省去了元件的單獨建模過程，平臺所有參數的數值都能方便的進行修改，可以通過平臺進行參數優化設計。

【參考文獻】

[1]張柏清，林云萬.陶瓷工業機械與設備[M].北京：中國輕工業出版社，1999.

[2]鄧碩，楊波，王云路，等.飛機機電綜合管理框架下的液壓系統仿真平臺[J].北京航空航天大學學報，2012，38（5）：614-619.

[3]馬長林，李鋒，郝琳，等.基于Simulink的機電液系統集成化仿真平臺研究[J].系統仿真學報，2008，20（17）：4578-4581.

[4]易梅芝，鄺昊.基于MATLAB/SIMULINK構建打樁機液壓打樁機液壓系統仿真平臺[J].建筑機械，2005（9）：58-60.endprint