第15卷第1期2012年1月西安文理学院学报：自然科学版
JournalofXi，anUniversityofArts＆Science（NatSciEd）Vol．15No．1Jan．2012
55（2012）01-00-03文章编号：1008-
MATLAB/SIMULINK在系统仿真中若干技术的应用研究
荆
琴
（南京理工大学工程训练中心，江苏南京210094）
摘
要：研究了MATLAB/SIMULINK在系统仿真中若干实用技术，组建模块时使用原始数学方程
式，省去了大量的编程工作；模块封装使得系统仿真模型的建立和维护都变得更加简单；仿真过程中可以方便地模拟工作条件的变化，方便了系统的设计和检验．
关键词：MATLAB/SIMULINK；系统仿真；若干技术中图分类号：TH137．1
文献标识码：A
ApplicationsofMATLAB/SIMULINKinSystemSimulation
JINGQin
（EngineeringTrainingCenter，NanjingUniversityofScienceandTechnology，Nanjing210094，China）
Abstract：ThispaperstudiessomepracticaltechniquesofMATLAB/SIMULINKappliedinsys-temsimulation．Theoriginalmathequationsinmodelingareused．Themethodthusleavesoutsubstantiveprogramming．Moduleencapsulationtechniqueleadstoaneasierconstructionandmaintenanceofthesimulationmode．Thesimulationcanbeeasilyadjustedtothevariationoftheworkingcondition．Thedesignandtestofthesystemarethusmademoreconvenient．Keywords：MATLAB/SIMULINK；systemsimulation；technique
过去人们设计新产品主要是凭经验，并逐步逼近来满足要求．这样在开发新产品时难免耗时耗力，
难于实现设计优化．如果采用建模仿真的方法来以计算机为主体对系统进行模拟，将会很方便的进行研究、测试、评估、维护、培训等操作，在节能、动态响应特性等方面会有很大的改善．
如果用MATLAB软件仿真，可以清楚地观察到系统中各个元件的工作参数以及整个系统的动态特性，并且可以模拟工作条件的改变，方便系统的设计和检验．本文用实例说明笔者对MATLAB在实际应用中的一些研究体会．
1MATLAB/SIMULINK在电液比例径向柱塞泵控制系统仿真模型建立中的研究
所设计电液比例径向柱塞泵控制系统原理
［1］
如图1所示．
电液比例径向柱塞泵控制系统由径向柱塞泵、流量调节阀、压力调节阀、负载敏感阀以及杠杆柱塞
等组成．流量阀、压力阀开口量的变化以及外负载的变化，都会通过杠杆部分引起负载敏感阀阀芯的运
05-08收稿日期：2011-作者简介：荆
琴（1978—），女，山西运城人，南京理工大学工程训练中心讲师，硕士．研究方向：注塑模具设计、液压系统的节能及仿真．
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西安文理学院学报：自然科学版第15卷
动．敏感阀属于比例阀，阀芯的位移会引起泵的偏心量的改变，偏心量的变化又会引起流量和压力的变
流量、阀的位移的变化相互作用，构成一个负反馈过程，当它们达到平衡时，系统达到稳定．通化．压力、
过分别调节输入比例流量阀、比例压力阀的输入电流，可以得到所需的流量和压力．
1．径向柱塞泵2．比例流量阀3．比例压力阀4．负载敏感阀5．溢流阀
图1
电液比例径向柱塞泵控制系统工作原理图
根据功率键合图得出数学方程式，这些方程式是用来进行系统仿真的数学模型．例如组元中I元（I
［2］
表示惯性元）方程式的建立：
压力先导阀阀芯Ix压力阀主阀阀芯Ia敏感阀阀芯Iy
·
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x=1/Ix∫FMxdt+x（0）a=1/Ia∫FMadt+a（0）
··
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y=1/Iy∫FMydt+y（0）
变量活塞Izz=1/Iz∫FMzdt+z（0）
Iz为泵的有效质量，Iy为负载敏感阀有效质量，Ia分别为主阀的有效质量，Ix分别为先导阀的有效z为定子平移速度，y为敏感阀阀芯速度，a为主阀阀芯速度．质量．x为压力阀先导阀阀芯速度，由于系统模型比较复杂，难以用简单的模型框图描述清楚，如果用模块封装法，将系统SIMULINK模型分解成若干个具有功能的子系统，将其内部结构隐含起来，以便访问该模块时只出现一个参数设置对话框，将模块中所需要的参数用这个对话框来输入．模块封装举例如下：
对于第一个方程式x=1/Ix∫FMxdt+x（0），在SIMULINK环境下得到它的模块图如图2．
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图2压力先导阀阀芯I元的SIMULINK初始模块图
首先用建立子系统的方式将其转换为子系统模块，选中该子系统模块的图标，点击鼠标右键，再击CreateSubsystem即可得到图2的模块封装图图3．
这就完成了第一个模块的封装，很显然模块封装使得系统SIMULINK仿真模型的建立和维护都变得更加简单．按此方法，从SIMULINK模块库取出所需模块，每个模块的参数都和泵系统回路的原始参数相同，并且在
图3压力先导阀阀芯
I元的SIMULINK模块封装图
第1期荆琴：MATLAB/SIMULINK在系统仿真中若干技术的应用研究
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［3］
模块图中用模块manualswitch使仿真系统的输入能在多种信号之间进行方便的切换．
2MATLAB/SIMULINK在电液比例径向柱塞泵控制系统仿真过程中的研究
JB/T7044仿真的起始点确定后，点击start按钮，即可进行动态的仿真．参照标准JB/T7043－1993、
－1993和实验实际情况设定起始压力Pp．由于液压系统中的一个液阻值发生变化，就会对系统的压力要设定一个参变量，其他的参数也会有一个与其对应的值．在本系统中，要调节和流量产生影响．因此，
的参变量有：压力阀的输入电流、加载节流阀R6的过流面积．同时可得其他的起始值，力的起始值都为各弹簧的预压缩力．
若输入电流信号和加载节流阀R6过流面积均为阶跃信号，关于压力变化过程的仿真结果如图4、图5所示：
图4负载压力曲线图5泵出口压力响应曲线
由输入信号的响应曲线来看，上升时间约为0．05～0．1s，泵输出的压力随负载压力变化，响应速度［4］
较快．
3结语
MATLAB/SIMULINK为系统提供了可靠的计算机仿真工具，对于设计和验证系统的结构参数与性
能有着重要的意义，组建模块时使用原始数学方程式，甚至不用变量的代换，同时也省去了大量的编程工作；在用SIMULINK过程中，模块封装方便了系统仿真模型的建立和维护．
［参
考
文
献］
［1］荆琴．注塑机液压系统动力源的节能研究［J］．西安文理学院学报：自然科学版，2007，10（3）：88－90．［2］P．德兰斯菲尔德．液压控制系统的设计与动态分析［M］．北京：科学出版社，1987：28－132．
［3］薛定宇．基于MATLAB/SIMULINK的系统仿真技术与应用［M］．北京：清华大学出版社，2006：50－120．
［4］蔡改贫．利用功率键合图和SIMULINK实现工业回转窑窑衬清窑机器人系统的动态仿真［J］．机床与液压，2005
（2）：116－118．
［责任编辑王新奇］
