MATLAB软件对液压破碎锤液压系统进行动态仿真
本科毕业设计(论文)通过答辩
1
摘 要
液压破碎锤是工程机械的辅助机械,我国整个社会工业化进程尚未完成,大量的铁路、公路、水利基本建设正在和将要进行。未来工程方面对各类现代化机械设备的需求将会越来越大,给液压破碎锤等提供了大量的市场机会。因此要求对液压破碎锤性能上进行改进,提升产品的品质,能够提高工作效率,使其更有效的应用于工程建设。
本文分析了当今液压破碎锤的国内外现状及未来发展趋势,描述了液压破碎锤的研究现状和设计理论。完成了着重两方面的研究:第一,对液压破碎锤的线性运动状态进行合理的假设和分析。第二,利用MATLAB软件对液压破碎锤液压系统进行动态仿真和计算分析。
本论文工作注重理论研究,研究过程中取得的结果与实际相符合,为液压破碎锤的深入研究打下了良好基础。
关键词: 液压破碎锤;运动状态;液压系统;动态仿真;MATLAB计算分析
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2 Abstract
The hydraulic breaking hammer is assisted of Construction Machinery,our country as a
whole has not yet completed the process of industrialization and a large number of
railway,highway,water conservancy will be carried out.Future projects of all types of modern
machinery and equipment will be increasing on demanding for construction machinery,such
as hydraulic hammer to be provided a large number of market opportunities.Therefore,a
hydraulic hammer will be improved performance.The maker will enhance the quality of their
products,improve work efficiency and more effective so that it applies to engineering
construction.
In this thesis,it analyses the hydraulic breaking hammer of the current status and future
development of domestic and international trends,and describes the study of hydraulic
breaking hammer of the current situation and design theory.The paper highlights two aspects
of research:Firstly,hydraulic breaking hammer of the state of linear movement and analysis of
reasonable assumptions.Secondly,the use of software MATLAB to hydraulic breaking
hammer of the hydraulic system modeling,simulation,calculation and analysis.
In this paper,it focus on the theoretical research,and the course of the study results would
coincide with the actual Hydraulic Breaker for the in-depth has laid a good foundation
Key Words: Hydraulic breaking hammer; Movement; Hydraulic system; Dynamic
simulation; Calculation and analysis of MATLAB
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3 目 录
附录3:MATLAB解微分方程程序 .................................................................... 错误!未定义书签。
1.1 前言 .............................................................................................................................. 40
1.1.1 液压破碎锤的功能特点 ....................................................................................... 40
1.1.2 液压破碎锤的技术特点 ....................................................................................... 40
1.2 国内外液压破碎锤技术现状与差距 .................................................... 错误!未定义书签。
1.2.1国内外液压破碎锤的发展现状.................................................. 错误!未定义书签。
1.2.2液压破碎锤存在的问题 ............................................................ 错误!未定义书签。
1.2.3液压破碎锤的发展趋势 ............................................................ 错误!未定义书签。
1.3 液压破碎锤的研究现状及设计理论研究 ............................................. 错误!未定义书签。
1.4 论文研究的背景及意义 ...................................................................... 错误!未定义书签。
1.5 本论文研究的内容 ............................................................................. 错误!未定义书签。
2.液压破碎锤结构及基本工作原理分析 ........................................................... 错误!未定义书签。
2.1液压破碎锤的结构形式....................................................................... 错误!未定义书签。
2.1.1液压破碎锤的基本组成 ............................................................ 错误!未定义书签。
2.1.2 液压破碎锤各部件的作用 ........................................................ 错误!未定义书签。
2.2 液压破碎锤的基本工作原理 ............................................................... 错误!未定义书签。
3. 液压冲击机构工作机理分析........................................................................ 错误!未定义书签。
3.1建立冲击机构数学模型的假设条件 ..................................................... 错误!未定义书签。
3.2 液压破碎锤冲击过程的数学模型 ...................................................... 错误!未定义书签。
3.3液压冲击机构的工作状态分析 ............................................................ 错误!未定义书签。
3.4 用MATLAB语言对液压破碎锤的冲击过程的仿真研究 .......................... 错误!未定义书签。
结论 ................................................................................................................ 错误!未定义书签。
4. 总结与展望 ................................................................................................ 错误!未定义书签。
4.1 总结 .................................................................................................. 错误!未定义书签。
4.2 展望 .................................................................................................. 错误!未定义书签。
参考文献 ..................................................................................................................................... 40
致 谢 .......................................................................................................................................... 41
附录1:KD60液压破碎锤数据 ..................................................................................................... 42
matlab液压马达控制编程案例
matlab液压马达控制编程案例
液压马达是一种将液压能转化为机械能的装置,广泛应用于工业生产中。为了实现对液压马达的精确控制,我们可以利用Matlab进行编程,实现对液压马达的控制。
首先,我们需要了解液压马达的工作原理。液压马达通过液压油的流动来驱动转子旋转,从而产生机械能。液压马达的转速和扭矩可以通过控制液压油的流量和压力来实现。
在Matlab中,我们可以利用Simulink工具箱来进行液压马达的控制编程。首先,我们需要建立一个模型来描述液压马达的动态特性。可以使用Simulink中的传输线模块来模拟液压油的流动,使用旋转机械模块来模拟液压马达的转子旋转。
接下来,我们需要确定控制液压马达的目标。例如,我们可以设置一个期望的转速和扭矩值,然后通过调节液压油的流量和压力来实现这些目标。可以使用Simulink中的PID控制器模块来实现对液压马达的控制。
在编程过程中,我们还需要考虑到液压马达的动态响应特性。液压马达的转速和扭矩响应时间较长,因此在控制过程中需要考虑到这些延迟。可以使用Simulink中的延迟模块来模拟液压马达的响应延迟。
最后,我们可以通过Matlab的仿真功能来验证我们的控制策略。可以设置不同的输入信号,例如阶跃信号或正弦信号,来测试液压马达的控制性能。通过观察输出信号的响应,我们可以评估控制策略的有效性。
总之,利用Matlab进行液压马达控制编程可以帮助我们实现对液压马达的精确控制。通过建立模型、设置控制目标、考虑动态响应特性以及进行仿真验证,我们可以设计出高效的液压马达控制策略。这对于提高工业生产的效率和质量具有重要意义。
Matlab中的动态系统建模与仿真
Matlab中的动态系统建模与仿真
Matlab是一种专业的数学计算软件,被广泛应用于工程、科学和经济等领域。它提供了一系列强大的工具,使得动态系统的建模与仿真变得更加简便和高效。本文将介绍在Matlab中进行动态系统建模与仿真的方法和技巧,以及应用领域的案例分析。
一、动态系统建模
动态系统是指随时间变化的系统,包括物理系统、生物系统、经济系统等。动态系统建模是通过数学模型来描述系统的运动规律和行为。在Matlab中,可以利用函数、方程和状态空间等方法进行动态系统的建模。
1.1 函数建模
函数建模是最基本的建模方法之一。使用函数可以将系统的输入与输出之间的关系表示为一个简单的数学表达式。例如,对于一个简单的弹簧振子系统,可以用下面的方程描述其运动:
m * x''(t) + k * x(t) = 0
其中,m是质量,k是弹簧的劲度系数,x(t)是位置关于时间的函数,x''(t)是加速度的二阶导数。通过利用Matlab的符号计算工具箱,可以求解这个运动方程,并得到系统的解析解。这种方法适用于简单系统和已知解析解的情况。
1.2 方程建模
方程建模是一种更加通用的建模方法。通过列写系统的动态方程和边界条件,可以得到系统的数学模型。例如,对于一个控制系统,可以利用微分方程来描述系统的运动规律。然后,可以利用Matlab的ode工具箱来求解这个微分方程。这种方法适用于非线性系统和复杂系统的建模。
1.3 状态空间建模 状态空间建模是一种描述系统状态和输入输出之间的关系的方法。通过定义状态向量和状态方程,可以将系统的动态行为表示为一个状态空间模型。在Matlab中,可以使用ss函数来构建状态空间模型,并利用sim函数进行仿真。这种方法适用于线性系统和多输入多输出系统的建模。
二、动态系统仿真
动态系统仿真是指通过在计算机上运行模型来模拟系统的行为。在Matlab中,可以利用仿真工具箱实现动态系统的仿真。
Matlab中的动态系统建模与仿真技术
Matlab中的动态系统建模与仿真技术
动态系统的建模与仿真是工程领域一个重要的研究和应用方向。Matlab作为一款强大的科学计算软件,提供了丰富的工具和函数,使得动态系统建模与仿真变得更加高效与易于实现。本文将介绍Matlab中的动态系统建模与仿真技术,包括建立动态系统模型、参数估计、系统仿真与优化等方面。
一、动态系统建模
动态系统建模是描述系统内部变化与外部输入输出关系的过程。在Matlab中,可以通过不同的方法来建立动态系统模型,包括线性与非线性模型、时域与频域模型、状态空间模型等。
在建立动态系统模型时,首先需要进行系统的数学描述。对于线性系统,可以使用传递函数或状态空间模型来表示。传递函数模型可以通过系统的输入与输出间的关系来表示系统的动态特性,而状态空间模型则可以描述系统状态的演化规律。非线性系统建模则可以使用非线性差分方程或微分方程来表示。
建立动态系统模型后,可以利用Matlab中的系统辨识工具箱进行参数估计。参数估计是通过利用已知的输入与输出数据,寻找最佳的模型参数估计值的过程。Matlab提供了多种参数估计方法,包括最小二乘法、极大似然估计等。通过参数估计,可以得到优化后的系统模型以进行后续的仿真与分析。
二、动态系统仿真
动态系统仿真是对系统模型进行数值计算,模拟出系统在不同输入条件下的动态响应。在Matlab中,可以利用系统辨识工具箱或控制工具箱等进行系统仿真。
在进行系统仿真时,首先需要确定仿真的时间段与时间步长。然后,可以设置系统的初始状态,并定义系统的输入信号。根据系统模型和输入信号,可以利用Matlab中的数值积分函数,如ode45、ode23等,对系统进行数值积分,得到系统在仿真时间内的状态变化与输出结果。
仿真结果可以通过绘图的方式进行展示与分析。Matlab提供了丰富的绘图函数,包括plot、semilogx、surf等,可以绘制出系统的时域响应、频域特性等。同时,可以利用仿真结果进行性能评估与系统优化。
基于MATLAB/Simulink液压伺服系统辨识仿真
12O 液压与气动 2015年第1O期
doi:10.1 1832/j.issn.1000-4858.2015.10.028
基于MATLAB/Simulink液压伺服
系统辨识仿真
宋涛,于存贵
(南京理工大学机械工程学院,江苏南京210094)
摘要:针对对称缸液压伺服系统,用数学方法建立线性化对称缸液压伺服系统的数学模型,运用MA—
TALB/Simulink进行仿真,使用最小二乘法对系统进行辨识仿真研究。为进一步控制研究提供较为精确的
模型参数,验证模型的准确性。该仿真研究对建立精确模型及控制系统研究有参考意义。
关键词:对称缸液压伺服系统;线性化;MATALB/Simulink;最小二乘法
中图分类号:TH137 文献标志码:B 文章编号:1000-4858(2015)10-0120-04
Hydraulic Servo System Identification Simulation
Based on MATLAB/Simulink
SONG Tao,YU Cun-gui
(School of Mechanical Engineering,Naming University of Science and Technology,Naming,Jiangsu 210094)
Abstract:Aiming at the symmetrical hydraulic servo—system,we establish its linearization mathematical model and
simulate on MATALB/Simulink with the least square method.The study provides a reference for establishing accu—
rate model and research on control systems.
如何使用MATLABSimulink进行动态系统建模与仿真
如何使用MATLABSimulink进行动态系统建模与仿真
如何使用MATLAB Simulink进行动态系统建模与仿真
一、引言
MATLAB Simulink是一款强大的动态系统建模和仿真工具,广泛应用于各个领域的工程设计和研究中。本文将介绍如何使用MATLAB Simulink进行动态系统建模与仿真的方法和步骤。
二、系统建模
1. 模型构建
在MATLAB Simulink中,可以通过拖拽模块的方式来构建系统模型。首先,将系统的元件和子系统模块从库中拖拽到模型窗口中,然后连接这些模块,形成一个完整的系统模型。
2. 参数设置
对于系统模型的各个组件,可以设置对应的参数和初始条件。通过双击模块可以打开参数设置对话框,可以设置参数的数值、初始条件以及其他相关属性。
3. 信号连接 在模型中,各个模块之间可以通过信号连接来传递信息。在拖拽模块连接的同时,可以进行信号的名称设置,以便于后续仿真结果的分析和显示。
三、系统仿真
1. 仿真参数设置
在进行系统仿真之前,需要设置仿真的起止时间、步长等参数。通过点击仿真器界面上的参数设置按钮,可以进行相关参数的设置。
2. 仿真运行
在设置好仿真参数后,可以点击仿真器界面上的运行按钮来开始仿真过程。仿真器将根据设置的参数对系统模型进行仿真计算,并输出仿真结果。
3. 仿真结果分析
仿真结束后,可以通过查看仿真器界面上的仿真结果来分析系统的动态特性。Simulink提供了丰富的结果显示和分析工具,可以对仿真结果进行绘图、数据处理等操作,以便于对系统模型的性能进行评估。
四、参数优化与系统设计
1. 参数优化方法 MATLAB Simulink还提供了多种参数优化算法,可以通过这些算法对系统模型进行优化。可以通过设置优化目标和参数范围,以及定义参数约束条件等,来进行参数优化计算。
2. 系统设计方法
Simulink还支持用于控制系统、信号处理系统和通信系统等领域的特定设计工具。通过这些工具,可以对系统模型进行控制器设计、滤波器设计等操作,以满足系统性能要求。
系统仿真的MATLAB实现
第七章 系统仿真的 MATLAB 实现
由于计算机技术的高速发展, 我们可以借助计算机完成系统的数字仿真。 综前 所述,数字仿真实质上是根据被研究的真实系统的模型, 利用计算机进行实验研究 的一种方法。仿真的主要过程是:建立模型、仿真运行和分析研究仿真结果。仿真 运行就是借助一定的算法,获得系统的有关信息。
MATLAB 是一种面向科学与工程计算的高级语言,它集科学计算、自动控制、 信号处理、神经网络和图像处理等学科的处理功能于一体,具有极高的编程效率。 MATLAB 是一个高度集成的系统, MATLAB 提供的 Simulink 是一个用来对动态系 统进行建模、 仿真和分析的软件包, 它支持线性和非线性系统, 能够在连续时间域、 离散时间域或者两者的混合时间域里进行建模, 它同样支持具有多种采样速率的系 统。在过去几年里, Simulink 已经成为数学和工业应用中对动态系统进行建模时使 用得最为广泛的软件包。
MATLAB仿真有两种途径:(1) MATLAB可以在SIMULINK 窗口上进行面向 系统结构方框图的系统仿真; ( 2)用户可以在 MATLAB 的 COMMAND 窗口下, 用运行 m 文件,调用指令和各种用于系统仿真的函数,进行系统仿真。这两种方 式可解决任意复杂系统的动态仿真问题,前者编辑灵活,而后者直观性强,实现可 视化编辑。
下面介绍在 MATLAB 上实现几类基本仿真。
7.1 计算机仿真的步骤
在学习计算机仿真以前,让我们先总结一下计算机仿真的步骤。 计算机仿真,概括地说是一个“建模—实验—分析”的过程,即仿真不单纯是 对模型的实验, 还包括从建模到实验再到分析的全过程。 因此进行一次完整的计算 机仿真应包括以下步骤:
(1)列举并列项目 每一项研究都应从说明问题开始,问题由决策者提供或由熟悉问题的分析者 提供。 (2)设置目标及完整的项目计划 目标表示仿真要回答的问题、系统方案的说明。项目计划包括人数、研究费用 以及每一阶段工作所需时间。
基于AMESim与Matlab的液压缓冲器仿真与优化
4 AMESim/Simulink联合仿真技术的优点
由于液压元件本身所包含的非线性,难以建立精确的数学模型。所以本文采用AMESim与Matlab/Simulink 联合仿真平台对电液伺服系统中的机械液压部分和控制部分别进行建模,充分利用两套软件各自在液压系统建模仿真与数据处理能力方面的优势对电液伺服系统进行联合仿真分析。
Simulink 借助于MATLAB 强大的数值计算能力,能够在MATLAB 下建立系统框图和仿真环境,在各个工程领域发挥着巨大的作用,是当今主流的仿真软件。但MATLAB 存在不能有效地处理代数环问题等缺点,使得Simulink 仿真效率往往不高。利用AMESim 对Simuhnk 的接口技术,把两个优秀的专业仿真工具联合起来使用,就能既发挥AMESim 突出的流体机械的仿真效能,又能借助MATLABlsimulink 强大的数值处理能力,取长补短,取得更加完美的互补效果。这种联合仿真的技术对多领域系统(如流体与控制结合系统等)的仿真效果更是无与伦比。
本文把位移作为输出量,在AMESim 中的界面菜单下的创建输出图标功能与Simulink中的S 函数实现连接。具体实现过程是在AMESim 中经过系统编译、参数设置等生成供Simulink 使用的S 函数,在Simulink 环境中,将建好的包含其它Simulink 模块的AMESim模型当作一个
普通的S 函数对待,添加入系统的Simulink 模型中。从而实现AMESim 与Simulink 的联合建模与仿真。根据物理模型,把系统分为机械系统和控制系两部分,机械系统模型由AMEsim 建立,控制系模型由Simulink 建立。
图7 联合仿真AMESim 环境下的液压系统模型
图8 Simulink 环境下的电液伺服系统模型
联合仿真PID控制取Kp=1.5,KI=0.001,KD=0.002 系统输入一阶跃信号得到活塞杆的位移曲线,见图9。
Matlab计算机仿真技术在液压系统中的应用
Matlab计算机仿真技术在液压系统中的应用
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.
【期刊名称】《数字技术与应用》
【年(卷),期】2016(000)006
【总页数】1页(P122)
【关键词】Matlab技术;计算机仿真技术;液压系统
【作 者】彭丽蓉
【作者单位】重庆工业职业技术学院 重庆 401120
【正文语种】中 文
【中图分类】TP3
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。 1.1 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。
基于SIMULINK的液压系统动态仿真
2005年9月 农 机 化 研 究 第5期
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基于SIMULINK的液压系统动态仿真
杨志坚,米柏林,赖庆辉
(东北农业大学 工程学院,哈尔滨 150030) 摘 要:通过采用MATLAB语言的SIMULINK软件包对液压系统进行动态仿真的方法,以开关型阀控缸为例,
建立了液压系统的动态模型,并给出了仿真模型。通过对系统的参数初始化,进行仿真。结果表明,SIMULINK
方法是对液压系统的动态特性进行仿真的一条有效途径。 关键词:计算机应用;SIMULINK;仿真;动态特性;液压系统
中图分类号:TP391.9;TH137 文献标识码:A 文章编号:1003─188X(2005)05─0093─02 随着液压系统趋于高压、大流量,液压系统的复杂性不断提高。传统的利用微分和差分方程建模进行动态特性仿真的方法已经不能满足需要。液压系统的动态仿真方法逐渐得到了广泛的应用,对于改进液压系统的设计、提高系统的可靠性都具有重要意义。MATLAB语言集科学计算、自动控制、信号处理等功能于一体,具有较高的编程效率。同时,MATLAB还提供了SIMULINK软件包,利用该软件包可以方便地对液压系统的动态特性进行仿真[1]。
1 液压系统动态建模
图1是一个常见的开关型阀控缸系统,泵出的油经换向阀进入液压缸,并通过换向阀控制液压缸进、排油,从而实现活塞运动及换向。液压缸进油腔和回油腔流量连续性方程及活塞运动方程[2]为
tpCpAqcdd11111++=λυ (1)
tpCpAqcdd22222−−=λυ (2)
FBtmApAp++=−υυdd2211 (3)
式中 1q、2q—流进、流出液压缸的流量(m3/s);
1A、2A—液压缸进油、排油腔活塞面积(m2);
1p、2p—液压缸进、排油压力(Pa);
υ—活塞运动速度(m/s);
cλ—液压缸的泄漏系数(m3・Pa/s);
m—活塞及负载的总质量(kg);
基于 MATLAB 的四杆/六杆颚式破碎机动态仿真
基于 MATLAB 的四杆/六杆颚式破碎机动态仿真
向小健;许尔威;刘浩宇
【期刊名称】《机械工程与自动化》
【年(卷),期】2014(000)003
【摘 要】针对四杆/六杆颚式破碎机,建立其位置闭环矢量方程,给定机构的尺寸参数,经两次微分求出其加速度关系矩阵,编写各方程M函数,使用MATLAB中的Simulink仿真工具对其进行运动学、动力学仿真,求出各个构件的瞬时位置、速度和加速度。使用SimMechanics对机构的驱动力矩和各铰链处反力进行求解。结果表明,相比六杆颚式破碎机,四杆机构所需驱动力矩要小,摆杆铰链处反力和加速度值更小,摆杆角位移范围更大。
【总页数】4页(P40-42,45)
【作 者】向小健;许尔威;刘浩宇
【作者单位】东北大学机械工程与自动化学院,辽宁 沈阳 110004;东北大学机械工程与自动化学院,辽宁 沈阳 110004;东北大学机械工程与自动化学院,辽宁 沈阳 110004
【正文语种】中 文
【中图分类】TU63+3;TP391.9
【相关文献】
1.基于Pro/E的牛头刨床六杆机构的动态仿真分析 [J], 赵玉成;顿文涛;李勉;滕红丽;谷小青;马斌强;袁超 2.基于MATLAB与VB的六连杆内滑块机构优化设计 [J], 刘晓敏;贾媛;陈智钦
3.基于Matlab/fsolve的工程四杆机构焊接杆F点的运动轨迹仿真 [J], 覃金昌;陈进武;王灿
4.基于MATLAB与SolidWorks的平面六杆机构运动分析及仿真 [J], 王旭;刘昭文;刘晨媛;高景金;刘蕾
5.基于MATLAB的曲柄摇杆串RRP型Ⅱ级杆组平面六杆机构的运动分析 [J], 杨淑英;杨春辉
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