基于Simulink压砖机液压系统仿真平台的开发研究

匡伟春+赵晓东+赖勇聪

【摘 要】基于Simulink压砖机液压系统仿真平台，集合了压砖机液压系统中液压元件的仿真模型，构建了仿真元件库。以液压系统某一回路仿真为例验证仿真平台的可行性和有效性，表明该平台能够高效、方便地搭建好压砖机液压系统回路的仿真模型，为工程技术人员和设计人员的设计计算和参数优化提供了仿真平台。

【关键词】液压系统；Simulink；元件库；仿真平台

0 前 言

作为陶瓷墙地砖生产线中的关键机械设备之一的全自动液压压砖机（简称压砖机），是机电液一体化的现代化陶瓷装备。随着陶瓷工业领域技术的蓬勃发展，对压砖机的液压系统各项性能都提出了更高的要求[1]。

文献[2]在机电综合管理框架下，设计了飞机液压系统仿真平台，有效地实现实际液压系统的所有功能特性，为飞机机电综合管理的最终实现提供有利支撑。文献[3]构建了基于 Simulink 的机电液系统集成化仿真平台。文献[4]构建了基于MATLAB/SIMULINK打桩机液压打桩机液压系统仿真平台。基于Simulink压砖机仿真平台的建立，实现了快速建立压砖机的液压系统仿真回路，从而实现对液压系统的动态性能分析和参数设计。

1 压砖机液压系统的元件键合图模型

压砖机液压系统中有几十种液压元件，这里从液压系统中选取典型的液压元件之一插装阀进行模型分析。插装阀在压砖机液压系统中作为快排油阀使用，它通油流量大，压力损失小，可看成液阻效应，建立插装阀的功率键合图模型如图1，表示一种因果关系下的键合图模型。

式中：pi为流入插装阀的液体压力；po为流出插装阀的液体压力；R为插装阀中产生的液阻。

2 利用Simulink建立插装阀仿真模型

Simulink是MathWorks公司开发的一个有重要影响力的软件产品。Simulink包含7种子模型库，子模型库随着该软件的发展，不断得到丰富。根据液压元件的键合图模型，能推导相应的数学模型。在Simulink中，把数学模型的公式转换成液压元件的仿真模型，再将其封装成对应元件的仿真子模型。

根据插装阀两种不同因果关系的键合图模型，可得到两个数学关系模型，以插装阀1为例建立模型如下。

插装阀产生的液阻Rc1：△pc1=Rc1qc1；1结点：△pc1=pgi-pc1。

根据数学关系模型和功率键合图在同一节点处的不同因果关系，建立插装阀1的仿真模型，如图2所示，然后把子系统封装起来。

3 仿真平台的搭建

3.1 元件库的建立

在Simulink中，用户可以把自定义的模块放在自己定制的库中。建立压砖机液压系统的仿真元件库，新建Library，将封装好的液压元件模块或其它模块拖放到新建的库中如图3所示， 保存模块库，引用块的内容可以根据需要进行修改。

3.2 Simulink库浏览器中加入液压元件库

创建的用户库若要显示在Simulink的浏览器中，需要建立一个m文件，在m文件中描述所要添加的用户库。也可以直接拷贝已有的文件作为模板，然后重新编辑。Simulink库浏览器中，用户给出要显示的模块及名称，定义Browser数据结构和BlocksetStruct结构，然后把目录加入到MATLAB的路径中，再次打开时在Simulink浏览器中就会显示新的模块库。

4 仿真平台应用实例

如图4所示，根据压砖机的液压回路，在仿真平台中找到对应液压元件，建立了某一复杂过程液压回路的仿真实例，通过输入参数，可以观看其中的液压泵出口流量仿真结果曲线。

5 结束语

（1）通过对立压砖机液压系统主要液压元件的工作情况分析，得到液压元件功率键合图模型、推导数学模型、建立液压元件仿真模型，将各个元件的仿真模型封装添加生成元件库，建立压砖机液压系统仿真平台，在平台上可以方便快捷的根据不同工作过程建立系统中各个回路的仿真模型。

（2）仿真平台的建立可以帮助技术人员很好的对系统进行动态分析，可添加参数的分析变化曲线，带来了设计分析工作上的极大便利，也省去了元件的单独建模过程，平台所有参数的数值都能方便的进行修改，可以通过平台进行参数优化设计。

【参考文献】

[1]張柏清，林云万.陶瓷工业机械与设备[M].北京：中国轻工业出版社，1999.

[2]邓硕，杨波，王云路，等.飞机机电综合管理框架下的液压系统仿真平台[J].北京航空航天大学学报，2012，38（5）：614-619.

[3]马长林，李锋，郝琳，等.基于Simulink的机电液系统集成化仿真平台研究[J].系统仿真学报，2008，20（17）：4578-4581.

[4]易梅芝，邝昊.基于MATLAB/SIMULINK构建打桩机液压打桩机液压系统仿真平台[J].建筑机械，2005（9）：58-60.endprint