EASY5仿真技术及其在液压系统中的应用

　　前 言

　　液压仿真技术, 从诞生到今天, 已经有30 多年的历史, 在我国也有20 多年的发展历史, 随着科学技术、仿真理论以及计算机技术的不断发展, 液压仿真技术日益成熟, 已成为液压系统设计人员的有力工具。

　　EASY5 软件作为一套面向多学科动态系统和控制系统的仿真软件, 为液压、气动、机械、控制、电磁等工程系统提供了一个较为完善的综合仿真环境和仿真平台。

　　1 ESYS介绍

　　MSC.EASY5(Engineering Analysis System) 是美国波音公司根据航空技术发展需要开发的多专业动态系统仿真分析软件包。

　　EASY5 软件兼具完全的图形化建模环境、强大的仿真和分析能力、连接其它多种工程软、硬件的开放结构, 可以用来仿真各种由微分、差分和代数方程描述的动态系统。它的独到之处在于:

　　(1) 强大的控制系统仿真分析能力, 可以建立完整的线性或非线性控制系统模型, 进行包括稳态分析、线性系统分析、频域响应、根轨迹分析等各种分析和控制律的设计;

　　(2) 其多学科的专业应用库, 借助专业应用库中的预定义模型, 向用户提供独一无二的建立系统级模型和研究多学科系统耦合问题的能力;

　　(3) 卓越的代码生成和求解器, 可以由图形化系统模型自动生成相应的FORTRAN 或C 源代码,这些代码可以通过编译生成可执行文件, 并可被用户调用;

　　(4) 便捷的高级建模和二次开发功能, 方便用户创建自己的模型文件, 并可调用外部FORTRAN或C 子程序;

　　(5) 与其它CAE 软件良好的集成能力, 可以将不同CAE 软件所建立的模型集成到EASY5 软件中建立完成的虚拟样机, 并进行仿真。同时, 可以有效的帮助用户对各类系统进行参数选定、功能评价、响应分析或控制逻辑设计。

　　2 EASY5 在液压系统中的应用

　　EASY5 软件专门为液压系统的建模提供了两个液压元件库, 一个是HB 库( 即基础液压元件库), 一个是HC( 高级液压元件库), 两个库都为用户提供了大量的液压基础元件, HC 库中的元件功能相对来说更强大, 并且能进行热力学计算, 部分元件图如图1 所示。

　　鉴于液压元件的多样性, 液压元件库不可能满足所有的建模要求, 因此EASY5 软件提供了大量的最基础的原理级模块, 通过这些模块的组合可以建立设计人员建模所需要的模型, 同时也可以通过这些模块完成对液压元件进行设计。这些模块图示如图2 所示。

　　下面举两个例子, 分别说明EASY5 在液压元件设计跟液压系统仿真方面的应用。

　　2.1 调速阀的建模与仿真

　　调速阀是一种节流阀与它控式定差减压阀串联组成的流量控制阀。它的工作原理为通过将节流阀出口的压力反馈到定差减压阀阀心的一端, 通过阀心位移的负反馈控制减压阀的节流面积, 保持节流阀两端的压力差不变, 调速阀原理图^[1]如图3 所示。