[发明专利]基于Modelica语言的泵车负载敏感型比例多路阀仿真建模方法

说明书

[技术领域]

本发明涉及泵车臂架仿真系统领域，具体地说是一种基于Modelica语言的泵车负载敏感型比例多路阀仿真建模方法。

[背景技术]

在混凝土泵车臂架系统中，负载敏感型比例多路阀根据控制信号进行比例换向，通过调节各孔口出流面积和液压流量，来控制液压缸或液压马达的运动，进而实现臂架伸展或回转。由于该多路阀可以实现臂架动作的无级控制，且与负载变化无关；可以进行多缸组合动作，满足多个执行元件同时工作；其集成性高，节约安装空间，减轻整机重量。故在工程机械中有着广泛的应用。

该负载敏感型比例多路主控制阀是一个电控三位十三通滑阀，其物理结构较为复杂，涉及机械、液压及控制等领域问题。而且在目前流行的各种液压系统仿真软件(如液压动力学分析软件AMSim、基于modelica语言的HyLib液压库)的标准液压元件库中并没有对应的仿真模型。如此，则造成大多数液压元件使用者简单地通过其压力、流量等性能特性来大致模拟该主控滑阀；或组合多个标准液压元件，通过控制其相互间的动作逻辑关系来等效建立该主控滑阀。鉴于上述两种模型构建方式，或不能有效准确地反映该阀的结构参数等固有特性，或不能给模型使用者以直观简洁的认知和理解，而且其仿真精度、建模效率及仿真速度等方面都不是很理想。

Modelica是一种多领域统一的面向对象的建模语言，它是为解决多领域物理系统的统一建模与协同仿真，在归纳和统一先前多种建模语言的基础上，于1997年提出的一种基于方程的陈述式建模语言。模型采用陈述式表达，应用机理建模方法，是基于方程的物理建模语言。其特点为：借鉴了JAVA的语言描述方式，采用了matlab的矩阵表达方式，创新了可视化键合图的建模方式。其采用数学方程描述不同领域子系统的物理规律和现象，根据物理系统的拓扑结构基于语言内在的组件连接机制实现模型构成和多领域集成，通过求解微分代数方程系统实现仿真运行。

[发明内容]

本发明的目的就是要解决上述的不足而提供一种基于Modelica语言的泵车负载敏感型比例多路阀仿真建模方法，该建模方式不仅简洁明了，而且具有较高的仿真精度和建模效率。

为实现上述目的设计一种基于Modelica语言的泵车负载敏感型比例多路阀仿真建模方法，其包括如下步骤：

1)系统拆解：首先对真实泵车负载敏感型比例多路阀进行系统级拆解，构建一系列物理系统模型，包含机械系统、液压系统和控制系统，进而对得到的子系统进行分解，得到不同领域的元件；

2)元件级建模：针对分解得到的基本元件进行建模分析，首先构建同一类元件的接口，接口分为输入接口和输出接口，前一元件的输出接口和后一元件的输入接口连接，不同类型的元件之间的传递要保证其有相同的接口，同一部件的物理模型通过其输入接口、输出接口之间的方程组来描述；

3)子系统级建模：使用元件级建模得到的基本元件搭建泵车负载敏感型比例多路阀的各个子系统；

4)系统级建模：使用搭建得到的子系统组建完整的泵车负载敏感型比例多路阀系统，通过使用部件中相应的“虚”模型代替元件或子系统的实际模型，通过平台的图形化界面功能：窗口管理，拖放、移动“虚”模型图标，接口连接以及添加参数、方程组等构建；

5)仿真控制；

6)最后，仿真结果演示。

所述元件级建模、子系统级建模、系统级建模采用开放式建模方式。

所述元件级建模采用参数化建模，并对构建好的元件模块进行封装。

所述负载敏感型比例多路阀为电控三位十三通滑阀。

所述电控三位十三通滑阀建模时，首先建立电控三位十三通滑阀的流量控制孔模型，然后对流量控制孔模型组合构建电控三位十三通滑阀模型，最终搭建泵车臂架仿真系统。

本发明有益效果：针对现有技术的不足，通过分析泵车臂架系统负载敏感型比例多路阀的结构、功能和主要技术参数，摸清该多路阀的建模仿真的目标和难点，采用多领域统一的面向对象物理系统的建模语言Modelica，提出一种机械、液压和控制等多领域耦合的负载敏感型比例多路主控制阀的一体化模型构建方法，利用Mworks平台搭建该多路阀的模型结构并设置主要参数，并进行实例工况仿真分析，该建模方式不仅简洁明了，较为贴近实际，而且模型具有较高的仿真效率。

[附图说明]

图1是泵车臂架系统油源回路示意图；

图2是本发明中电控三位十三通滑阀模型示意图；

图3是本发明中流量控制孔模型示意图；