基于AMEsim的单自由度振动台液压系统建模仿真研究

摘 要： 近年来，液压仿真已成为研究液压系统的重要手段，本文介绍了一种新型的仿真软件AMESim，并以单自由度振动台液压系统为例，对其位置控制进行了建模和仿真，说明了该软件的应用。

　　关键词：AMESim；液压系统；建模；仿真。

　　

　　引言

　　

　　法国Imagine公司开发的AMESim(Advanced Modeling and Simulation Environment for Systems Engineering)全称为系统工程高级建模和仿真平台,是当今领先的传动系统和液压/机械系统建模、仿真及动力学分析软件,它为用户提供了一个系统工程设计的完整平台,可以建立复杂的多学科领域系统的数模型,并在此基础上进行仿真计算和深入的分析。AMESim 友好的图形化界面使得用户可以通过在完整的应用库中选择需要的模块来构建复杂系统的模型并能方便地进行优化设计,非常适用于机械与液压领域的设计。

　　

　　AMESim 软件从方案到仿真只需四个步骤:①Sketch:从不同的应用库中选取现存的图形模块来建立系统的模型;②Sub-models:为在不同的应用层次上的元件选择数学模型(给定合适的模型假设);③Parameters:为元件设置模型参数;④Simulation:运行仿真分析并绘出仿真结果。

　　

　　1 振动台研究背景

　　

　　在航空、航天、车辆等工程领域，产品在使用过程中都是在一定的振动环境中工作振动引起的破坏是其服役过程中发生故障的主要因素之一为此，许多国家都投入了大量的人力和物力研究模拟各种产品在使用过程中的振动问题。振动环境的研究已经日益引起人们的重视，成为对产品进行动态设计必不可少的重要环节。

　　

　　2 振动台结构原理

　　

　　振动台主要是由液压缸，液压伺服阀，定量泵，蓄能器，溢流阀，传感器，控制器等元件组成。通过传感器的收集反馈信号到控制器，然后经控制器输出控制信号调节液压缸的运动。信号可以是活塞杆位移，速度，频率等。图1 为但自由度振动台液压伺服系统原理图。

　　图1 单自由度振动台液压伺服系统原理图

3 AMESim 在单自由度振动台液压系统中的应用

　　

　　下面以单自由度振动台液压系统的位移研究为例，说明AMESim 的应用,使液压执行机构的输出位移跟踪给定的输入信号。首先在AMESiim 的草图模式( Sketchmode ) 下建立该液压执行机构位置控制系统的仿真模型（如图2）该系统主要是由液压缸、液压伺服阀、定量泵、蓄能器、溢流阀以及信号源和增益等构成,其液压机械部分是一个阀控缸,从整体来看是一个典型的闭环控制系统。

　　图2 单自由度振动台液压系统模型图

其工作原理为:用位移传感器5 将执行机构的位移转换为信号并与给定的位移信号进行比较后形成闭环控制的误差信号,所得到的差值通过比例放大后驱动伺服阀动作,来接通/切断执行机构的液压油供应并改变供油方向,从而实现了对执行机构位移的大小及方向的控制。只要执行机构的输出位移与给定的位移存在偏差,系统就可以自动调节输出位移,直到误差为最小。