基于matlab的液压系统的设计与仿真

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1、西南交通大学本科毕业设计（论文）基于MATLAB的液压系统的设计与仿真摘要液压电梯是现代社会中一种重要的垂直运输工具，由于其具有机房设置灵活、对井道结构强度要求低、运行平稳、载重量大,以及故障率低等优点,在国内外中、低层建筑中的应用已相当普遍。液压电梯是集机、电、液一体化的产品，是由多个相互独立又相互协调配合的单元构成，对液压电梯的开发研究涉及机械、液压及自动控制等多个领域。本文在对液压电梯的实际工作情况做了详细分析后，假定了一个电梯具体的工作条件（包括电梯的最大负载和运行速度等），选定电梯轿厢的支承方式为双缸直顶式、支承液压缸为三级同步液压缸，并设计了满

2、足条件的电梯液压系统。然后根据电梯的工作条件和已设定参数，对各个液压元件进行了设计计算。最后结合实际的情况和一些具体的产品，对液压元件的型号和尺寸的进行了确定。在此基础上，本文对电梯液压系统进行了数学模型的建立，在建模过程中采用拓扑原理建立系统的数学模型，即先根据系统的总体结构建立液压系统的拓扑结构图，将系统分成若干个可以独立的子系统，然后再分别建立每个子系统的数学模型，最后再根据拓扑结构组合成整个大系统的数学模型。在建立了系统数学模型后，对液压系统进行了仿真分析，得到了系统的速度、压力和位移曲线，这就更直观的反应了系统的运行过程。根据仿真结果分析，液压缸

3、在运行过程中速度振动较大，本论文将PID控制算法加入到系统中，采用积分分离PID控制方法对本液压系统进行了仿真分析，结果显示加入PID控制方法后系统稳定性得到了提高，具有良好的工作性能。关键词：液压电梯;双缸直顶式;三级同步液压缸;动态仿真;PID控制目录第1章绪论11.1液压电梯的发展概况11.1.1国外液压电梯的发展简况11.1.2国内液压电梯的发展简况21.2液压电梯工作原理概述21.3液压电梯的技术特点41.3.1液压电梯的性能要求41.3.2液压电梯的优点41.3.3液压电梯的缺点51.4本论文的选题意义及研究内容51.4.1本论文的选题意义51

4、.4.2本论文的研究内容6第2章液压电梯的液压系统设计82.1设计背景及工况分析82.2液压系统设计92.3液压缸的设计102.3.1同步伸缩液压缸的工作原理102.3.2同步伸缩缸的参数计算112.3.3缸盖和活塞头设计152.3.4柱塞缸和各级活塞缸的长度计算182.3.5液压缸的密封202.4泵和电机的选择212.4.1泵排量的计算212.4.2电机的选择212.5液压管路的设计222.5.1管路内径的选择222.5.2管道壁厚计算232.6油箱设计232.7过滤器的设计242.8阀的选择242.8.1单向阀的选择242.8.2电磁溢流阀242.8.

5、3节流阀242.9本章小结25第3章电梯液压系统模型的建立263.1电梯上行的数学模型283.1.1泵的数学模型283.1.2单向阀的数学模型293.1.3比例流量阀的数学模型293.1.4液压桥的数学模型313.1.5液控单向阀的模型323.1.6液压缸的数学模型323.1.7系统上行的模型353.2电梯下行的数学模型363.3本章小结38第4章电梯液压系统的动态仿真394.1simulink简介394.2电梯上行时液压系统的仿真分析404.2.1供油子系统的仿真模型414.2.2液压桥和液控单向阀组成调整子系统的仿真模型414.2.3三级同步液压缸构成

6、运行系统的仿真模型424.3电梯上行液压系统的仿真464.3.1电梯上行液压缸的速度曲线474.3.2电梯上行液压缸的位移仿真曲线494.3.3电梯上行液压缸各级缸筒压力仿真曲线494.4本章小结50第5章电梯液压系统的PID控制515.1PID控制原理525.2位置PID控制算法535.3数字PID控制算法的该进545.4液压电梯液压系统的PID控制器的设计与仿真565.4.1PID控制器设计565.4.2采样周期的确定575.4.3PID控制器参数整定585.4.4电梯液压系统PID控制器仿真585.5本章小结64结论与展望65致谢67参考文献68第1

7、章绪论1.2液压电梯工作原理概述液压电梯作为除电动电梯之外的另外一个电梯种类，其工作原理和曳引电梯有很大的不同。液压电梯是通过电力驱动的泵传递液压油到油缸，柱塞(或者活塞)通过直接或间接的方式作用于轿厢，实现轿厢上行:通过载荷和轿厢重力的作用使油缸中的液压油流回到油箱，实现轿厢下行[13]。液压电梯的液压传动系统包括以下几个主要部件:(a)、液压泵站，即电机、油泵、油箱。油泵是将电动机输入的机械能转化为流动油液的压力能。油箱包括控温元件、滤油器、消音器及油管等辅件，以保证液压系统可靠、稳定、持久的工作;(b)、控制阀，它是由多种阀组合而成的控制阀块，控制液

8、压油的流向、速度及加减速度，从而使轿厢达到良好的运行性能;(c)、