液压测试及计算机测控技术.doc

基于AMEsim的减压阀的动态特性测试 随着科技的日新月异，工程上对液压机械设备的性能要求以及机电液一体化程度的不断提高，这对液压传动与控制系统的性能和控制精度等提出了更高的要求，传统的以完成设备工作循环和满足静态特性为目的的液压系统设计方法已不能适应现代产品的设计和性能要求。如果要对液压机械系统进行动态特性分析和采用动态设计方法，就需要运用计算机仿真技术，它是利用计算机技术研究液压机械系统动态特性的一种新方法。计算机仿真技术不仅可以在设计中预测系统性能，缩短设计周期，降低成本，还可以通过仿真对所涉及的系统进行整体分析和评估，从而达到优化设计，提高系统稳定性及可靠性的目的。 仿真首要任务就是建立数学模型，重点和难点也是进行建模，然后才可能进行计算机仿真研究，而建模是一件相当复杂的工作。目前常用的建模方法有传递函数法、状态空间法、功率键合图法等。模型建立的好坏直接关系到仿真的结果，不恰当的模型有可能得出相反的结论。 AMEsim软件简介 AMEsim是法国IMAGINE公司于1995年推出基于键合图的液压／机械系统建模仿真及动力学分析软件。它由一系列软件构成，其中包括AMESim、AMESet、AMECustom和AMERun。 AMESim是一个图形化的开发环境，用于工程系统建模、仿真和动态性能分析。使用者完全可以应用集成的一整套AMESim应用库来设计一个系统，所有的模型都经过严格的测试和实验验证。AMESim不仅 可以令使用者迅速达到建模仿真的最终目标，而且还可以分析和优化设计。AMESim使得工程师从繁琐的数学建模中解放出来，从而专注于物理系统本身的设计，不需要书写程序代码。 AMESet是一个模型和文档生成器，用于开发和维护用户自己的模型库。AMESet提供了一个综合的图形化界面，用户不仅可以直接访问AMESim所有模型的源代码，而且还可以把自己开发的新图标和模型集成到AMESim软件包或生成标准化的c或FORTRAN代码并为此生成相应的标准的帮助文档。AMESet不仅是一个工具，而且它确保了在开发过程中的标准化和规范化。借助于AMESet，用户可以自己开发标准的、可重复使用的、便于维护的、并附有完整文档的模型库。 AMECustom是一个数据库创建工具，用户在其中可以为子模型或超模型创建定制的用户界面和参数设置，使用AMECustom可以建立专有的模型数据库。通过AMECustom的定制功能，最终的用户只允许访 问相关有用的信息，涉及到技术敏感性的信息可以进行加密。 AMERun是一个AMESim的只运行版本。AMERun使得工程师广泛地和最终用户共享验证和定制过的模型。AMERun的用户可以修改模型的参数和仿真的参数，执行稳态或动态仿真，输出结果图形和分析仿真结果。AMERun通过禁止最终用户修改模型结构和建模假设来保护模型 。AMERun使得使用者可以安全地和内部或外部合作伙伴分享可重复使用的模型。 该软件的主要特点可归纳为以下3点：一是模型库丰富，多达14类，涵盖了机械、液压、控制、液压管路、液压元件设计、液压阻力、气动、热流体、冷却、动力传动等领域，且采用易于识别的标准ISO 图标和简单直观的多端口框图，方便用户建立复杂系统；二是具有与Matlab、Simulink、Adams等多种软件的接口，可方便地与这些软件进行联合仿真 ；三是有开放性，AMESim语言是底层开放的，可以通过查看编译产生的c语言和FORTRAN语言源代码和帮助文件理解软件的建模思想。内置与c(或Fortran)和其它系统仿真软件的接口，用户可以在AMESim环境中访问任何c或Fortran程序。 利用HCD库搭建减压阀的液压元件测试回路 2.1简介HCD库及减压阀 AMESim 软件中的HCD ( Hydraulic Component Design)液压元件库功能强大，可以对各种液压元件或液压装置建模。其采用结构单元建模，模型较直观，可在此基础上进行仿真计算和深入的分析。本文利用AMESim 提供的HCD 液压元件设计库构建减压阀的仿真模型，依照阀的相关数据设置模型的各项基本参数并进行仿真。通过调节特定的仿真参数分析减压阀的性能，从而验证建模的正确性。 图1为所要构建的减压阀，输入压力端为P，输出载荷端为A，输出端压力作为阀的驱动压力。构建该模型的主要目的是使阀的输出端能够维持1个预定的压力。弹簧力用来维持阀的打开状态， 而驱动压力则使阀有关闭的趋势。若负载压力低，弹簧力将阀打开，流量增加; 若负载压力高，则阀部分关闭或全关闭。后接油箱负责回收排油。图2 是该系统的示意图。 图一 减压阀 图二 减压阀结构简图 2.2 建立减压阀模型 根据图2，应用AMESim HCD 库构造如图3 所示的仿真模型。在图3 中，液压腔动态特性通