基于matlab的液壓系統(tǒng)的設(shè)計與仿真

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1、西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）基于MATLAB的液壓系統(tǒng)的設(shè)計與仿真摘要液壓電梯是現(xiàn)代社會中一種重要的垂直運輸工具，由于其具有機房設(shè)置靈活、對井道結(jié)構(gòu)強度要求低、運行平穩(wěn)、載重量大,以及故障率低等優(yōu)點,在國內(nèi)外中、低層建筑中的應(yīng)用已相當普遍。液壓電梯是集機、電、液一體化的產(chǎn)品，是由多個相互獨立又相互協(xié)調(diào)配合的單元構(gòu)成，對液壓電梯的開發(fā)研究涉及機械、液壓及自動控制等多個領(lǐng)域。本文在對液壓電梯的實際工作情況做了詳細分析后，假定了一個電梯具體的工作條件（包括電梯的最大負載和運行速度等），選定電梯轎廂的支承方式為雙缸直頂式、支承液壓缸為三級同步液壓缸，并設(shè)計了滿足條

2、件的電梯液壓系統(tǒng)。然后根據(jù)電梯的工作條件和已設(shè)定參數(shù)，對各個液壓元件進行了設(shè)計計算。最后結(jié)合實際的情況和一些具體的產(chǎn)品，對液壓元件的型號和尺寸的進行了確定。在此基礎(chǔ)上，本文對電梯液壓系統(tǒng)進行了數(shù)學(xué)模型的建立，在建模過程中采用拓撲原理建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，即先根據(jù)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)建立液壓系統(tǒng)的拓撲結(jié)構(gòu)圖，將系統(tǒng)分成若干個可以獨立的子系統(tǒng)，然后再分別建立每個子系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，最后再根據(jù)拓撲結(jié)構(gòu)組合成整個大系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。在建立了系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型后，對液壓系統(tǒng)進行了仿真分析，得到了系統(tǒng)的速度、壓力和位移曲線，這就更直觀的反應(yīng)了系統(tǒng)的運行過程。根據(jù)仿真結(jié)果分析，液壓缸在運行過

3、程中速度振動較大，本論文將PID控制算法加入到系統(tǒng)中，采用積分分離PID控制方法對本液壓系統(tǒng)進行了仿真分析，結(jié)果顯示加入PID控制方法后系統(tǒng)穩(wěn)定性得到了提高，具有良好的工作性能。關(guān)鍵詞：液壓電梯;雙缸直頂式;三級同步液壓缸;動態(tài)仿真;PID控制目錄第1章緒論11.1液壓電梯的發(fā)展概況11.1.1國外液壓電梯的發(fā)展簡況11.1.2國內(nèi)液壓電梯的發(fā)展簡況21.2液壓電梯工作原理概述21.3液壓電梯的技術(shù)特點41.3.1液壓電梯的性能要求41.3.2液壓電梯的優(yōu)點41.3.3液壓電梯的缺點51.4本論文的選題意義及研究內(nèi)容51.4.1本論文的選題意義51.4.2本論

4、文的研究內(nèi)容6第2章液壓電梯的液壓系統(tǒng)設(shè)計82.1設(shè)計背景及工況分析82.2液壓系統(tǒng)設(shè)計92.3液壓缸的設(shè)計102.3.1同步伸縮液壓缸的工作原理102.3.2同步伸縮缸的參數(shù)計算112.3.3缸蓋和活塞頭設(shè)計152.3.4柱塞缸和各級活塞缸的長度計算182.3.5液壓缸的密封202.4泵和電機的選擇212.4.1泵排量的計算212.4.2電機的選擇212.5液壓管路的設(shè)計222.5.1管路內(nèi)徑的選擇222.5.2管道壁厚計算232.6油箱設(shè)計232.7過濾器的設(shè)計242.8閥的選擇242.8.1單向閥的選擇242.8.2電磁溢流閥242.8.3節(jié)流閥242.

5、9本章小結(jié)25第3章電梯液壓系統(tǒng)模型的建立263.1電梯上行的數(shù)學(xué)模型283.1.1泵的數(shù)學(xué)模型283.1.2單向閥的數(shù)學(xué)模型293.1.3比例流量閥的數(shù)學(xué)模型293.1.4液壓橋的數(shù)學(xué)模型313.1.5液控單向閥的模型323.1.6液壓缸的數(shù)學(xué)模型323.1.7系統(tǒng)上行的模型353.2電梯下行的數(shù)學(xué)模型363.3本章小結(jié)38第4章電梯液壓系統(tǒng)的動態(tài)仿真394.1simulink簡介394.2電梯上行時液壓系統(tǒng)的仿真分析404.2.1供油子系統(tǒng)的仿真模型414.2.2液壓橋和液控單向閥組成調(diào)整子系統(tǒng)的仿真模型414.2.3三級同步液壓缸構(gòu)成運行系統(tǒng)的仿真模型4

6、24.3電梯上行液壓系統(tǒng)的仿真464.3.1電梯上行液壓缸的速度曲線474.3.2電梯上行液壓缸的位移仿真曲線494.3.3電梯上行液壓缸各級缸筒壓力仿真曲線494.4本章小結(jié)50第5章電梯液壓系統(tǒng)的PID控制515.1PID控制原理525.2位置PID控制算法535.3數(shù)字PID控制算法的該進545.4液壓電梯液壓系統(tǒng)的PID控制器的設(shè)計與仿真565.4.1PID控制器設(shè)計565.4.2采樣周期的確定575.4.3PID控制器參數(shù)整定585.4.4電梯液壓系統(tǒng)PID控制器仿真585.5本章小結(jié)64結(jié)論與展望65致謝67參考文獻68第1章緒論1.2液壓電梯工作

7、原理概述液壓電梯作為除電動電梯之外的另外一個電梯種類，其工作原理和曳引電梯有很大的不同。液壓電梯是通過電力驅(qū)動的泵傳遞液壓油到油缸，柱塞(或者活塞)通過直接或間接的方式作用于轎廂，實現(xiàn)轎廂上行:通過載荷和轎廂重力的作用使油缸中的液壓油流回到油箱，實現(xiàn)轎廂下行[13]。液壓電梯的液壓傳動系統(tǒng)包括以下幾個主要部件:(a)、液壓泵站，即電機、油泵、油箱。油泵是將電動機輸入的機械能轉(zhuǎn)化為流動油液的壓力能。油箱包括控溫元件、濾油器、消音器及油管等輔件，以保證液壓系統(tǒng)可靠、穩(wěn)定、持久的工作;(b)、控制閥，它是由多種閥組合而成的控制閥塊，控制液壓油的流向、速度及加減速度，

8、從而使轎廂達到良好的運行性能;(c)、