浅析simulink的单缸驱动液压电梯振动

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1、研究与分析2012年第6期(总第122期)·机械研究与应用·3液压缸等效刚度的确定J时间或两种混合的采样时间进行建模，它也支持多速在一般液压系统中，都认为液压油是刚性的，率系统，也就是系统中的不同部分具有不同的采样速不可压缩的。实际上，由于压缩量较小，其影响在率。为了创建动态系统模型，Simulink提供了一个建轻载和慢动作系统中将微不足道，常可忽略不计，但立模型方块图的图形用户接口(GUI)，这个创建过在具有很大的动态负载的快速动作伺服系统中，液程只需单击和拖动鼠标操作就能完成，它提供了一种压刚度往往成为系统总性能的限制因素，必须加以更快捷、直接的方式，而且用户

2、可以立即看到系统的考虑。在液压系统中，如图4所示，液压油实际上是仿真结果。以弹簧大体相同的方式压缩，按弹簧考虑，其液压刚4．2Simulink仿真模型及结果度可看作是柱塞行程的函数：根据上述力学模型及数学模型，建立如图6所示的Simulink仿真模型。由图6知，该Simulink=E(3)仿真模型主要由积分模块、Subsystem子系统及F(t)式中：E为油液弹性模量；D为柱塞直径；V为柱塞处等模块组成。其中Subsystem子系统用来动态模拟于油缸底部时油缸及管路中油液的总体积。由式(4)所描述的仿真过程中轿厢及柱塞的运动学当柱塞发生运动而离开油缸端部时，为确定

3、液压及动力学参数，模块F(t)用来模拟输入系统的简谐缸的液压刚度，不仅要考虑缸内液压油的体积，而激振力。且还应考虑缸与阀之间的液压管路中的液压油，因为这些油也将受压，此时，该系统可以等效为两个弹簧的并联，如图5所示，其总刚度为两弹簧刚度之和，考虑典型的大小端油缸，即有：=，一+k2：E+](4)4Vr+1T(D一d)(L一)式中：为大端活塞面积；A为小端活塞面积；D为大端柱塞直径；d为小端柱塞直径；为柱塞大端管路中油液的总体积；为柱塞小端管路中油液的总图6Simulink仿真模型体积；为柱塞的位移量；，J为柱塞的总行程。L图4液压系统示意图图5等效弹簧图图7液压缸

4、等效刚度图根据实际工况，液压电梯工作过程中，柱塞位移量随时间变化，所以油液等效刚度系数是关于时根据经验，取轿厢及载重的等效质量m=间的函数，可见上述液压电梯系统为时变振动系统。3000kg；取油缸的等效阻尼取值范围为C=0．15；油液弹性模量为E=700MPa，简单起见，考虑简谐振动的4直顶式液压电梯的Simulink仿真情况，即有激振力为F(t)=Fosin(t)，利用表1中4．1Simulink简介的数据，可以得到液压缸的等效刚度随柱塞行程的分Simulink是Matlab中的一种可视化仿真工具，布曲线如图7所示，可以看出，如曲线1，在柱塞行程是一种基于Mat

5、lab的框图设计环境，是实现动态系两端，液压缸的等效刚度较大(最大达到1．931×统建模、仿真和分析的一个软件包，被广泛应用于线10)，而在柱塞行程的中点处附近(=1．11m)，液压性系统、非线性系统、数字控制及数字信号处理的建缸的等效刚度最小，此时液压电梯系统的圆频率也为模和仿真中。Simulink可用连续采样时问、离散采样·24．·机械研究与应用·2012年第6期(总第122期)研究与分析最小值Ca)，此时最容易发生共振。在油缸端部达到最大值⋯。表1基本仿真参数物理量(mm)数值&哪．●唔活塞大端直径D230活塞杆直径d16O液压缸总行程，

6、200o一～_“一

7、巍¨一稚“_：瓢¨“¨砌m洲雌川Ⅲm川Ⅲ⋯⋯～⋯一一⋯～^?j一I一市4一育一L^涧时进油端油管管径d．20图10=2W⋯时加速度响应图进油端油管长度￡500排油端油管长度L'500将表1所示的仿真参数带入上述Simulink仿真模型，得到柱塞分别在油缸中部附近时，激振力F(t)越幽=Fosin(∞1t)的圆频率分别等于i／2、tOi和2wi翼时，液压电梯系统的加速度响应曲线分别如图8～10所示，增加柱塞的总行程(L=5m)，其共振时(∞=图11．=(cJ⋯(=5m)时加速度响应图i)的加速度响应曲线如图11所示。(2)增加柱塞的总行程，会降低液压电梯系统的固有圆

8、频率，增加发生共振的机会，但同时又会在一定程度上减小系统的响应加速度数值。(3)由于液压缸等效刚度的连续性，使得液压电梯系统的固有圆频率在一个连续的范围内波动，为避图8=∞⋯／2时加速度响应图免共振，应使激振力的频率离开这一特定范围，即有1隹[i，]。参考文献：[1]杨华勇．液压电梯的发展概况[J]．中国机械工程，1994，5(2)：世23-25．髑翼[2]常达，萧子渊．双缸直顶式液压电梯的液压系统分析[J]．液压气动与密封，2001(6)：8—10．[3]徐兵，胡东明，杨华勇．倒拉式变频液压电梯系统的轿厢振动图9．=⋯时加速度响应图分析[J]．浙江大学学报(工学

9、版)，20