AMESim仿真技术及其在液压元件设计和性能分析中的应用

　　0 引 言

　　传统的设计方法主要是凭借工程师自身的知识和经验,利用真实的元部件构建一个动态系统,在此系统上进行实验,研究结构参数对系统动态特性的影响,以此来完 成设计任务。用这种传统的方法进行参数调节比较困难,一次成功的把握性很小,而且需要投入大量的人力、物力和时间。

　　随着现代科学、计算机技术及仿真理论的迅速发展,设计手段日趋先进。在工程系统的设计中,使用计算机对实际系统的动态特性进行数字仿真成为设计和研发的主 流。在计算机上进行仿真实验,研究实际物理系统的各种工作状况,确定最佳参数匹配,使得系统和元部件的设计缺陷在产品加工成型之前即暴露出来,分析缺陷产 生的原因并优化设计,大大降低了开发成本和缩短了开发周期。正是由于这种优越性,仿真技术正逐渐被各工程领域采用。

　　AMESim为机械、流体动力和控制系统提供了一个完善、优越的仿真环境及最灵活的解决方案,使用户能够借助其友好的面向实际应用的方案来研究任何元件或 回路的动力学特性。面向工程应用的定位使得AMESim被广泛应用于航天、航空、船舶、兵器、汽车、工程机械和石油石化等行业。

　　1 AMESim介绍

　　AMESim(advanced modeling environment for sim-ulations of engineering systems)是法国IMAGINE公司于1995年推出的一种基于键合图的高级系统建模、仿真及动态性能分析软件,至今已经发展到AMES- im412版本。

　　AMESim为用户提供了一个图形化的时域仿真建模环境,使用已有模型和建立新的子模型元件,构建优化设计所需的实际原型,方便用户建立复杂系统及用户所需的特定应用实例,通过修改模型和仿真参数,进行仿真计算、绘制曲线并分析仿真结果。

　　1.1 AMESim建模方法

　　键合图由美国的H. M. Paynter于20世纪60年代初发明。它以图形方式来表达系统中各元件间的相互关系,反映元件间的负载效应及系统中的功率流动情况。由功率键合图可以 直接写出适于仿真的状态方程,且与基于现代控制理论的状态变量数学模型之间存在严密对应的内在逻辑关系,用这种方法为系统动态过程分析和建模提供了很大的 方便。

　　AMESim软件采用的建模方法类似于功率键合图法,但要更先进一些。相似之处在于二者都采用图形方式来描述系统中各元件的相互关系,能够反映元件间的负 载效应及系统中功率流动情况,元件间均可反向传递数据。规定的变量一般都是具有物理意义的变量,都遵从因果关系;不同之处在于AMESim更能直观地反映 系统的工作原理。用AMESim建立的系统模型与系统工作原理图几乎一样,而且元件之间传递的数据个数没有限制,可以对更多的参数进行研究。它采用复合接 口,即一个接口传递多个变量,简化了模型的规模,使得不同领域模块之间的物理连接成为可能。