基于AMESim的道路模拟液压伺服系统的优化设计

摘要： 在运用AMESim 仿真软件基础上，对道路模拟试验台的液压伺服系统进行了建模和仿真，运用软件中优化功能，对道路模拟试验台的控制参数进行优化分析，提高了控制精度，给出了相应的仿真结果。运用此方法可以对类似系统进行优化设计。

　　关键词： 道路模拟；AMESim；仿真；控制参数；优化设计

　　

　　液压系统的优化是优化设计理论在液压系统中的应用，液压系统中执行元件的动态性能的优化，液压系统的优化对象主要有效率、相对稳定性、快速性、综合控制性能、抗干扰能力、稳态精度等。不仅使其传动功能达到最优，也使其控制性能达到最优，遗传算法是一种模拟生物在自然界环境中的遗传和进化过程而形成的自适应全局优化概率算法，现在其应用范围几乎涉及到所有用传统的优化方法难以解决的优化问题。本文借助AMESim 中的设计开发模块（Design Exploration）中的遗传算法对道路模拟液压系统的PID 控制参数进行了优化研究，并给出了仿真与优化的结果。

　　

　　1 道路模拟系统的要求

　　

　　车辆市场的竞争的激烈，要求车辆生产设计厂家必须以最快的速度推出可靠的产品才能赢得市场。然而产品的可靠性需要进行大量的实车试验才能获取。随着电液伺服技术的发展，道路模拟试验台为替代传统的实车试验和实际道路试验提供了一个有力的工具。道路模拟试验在车辆开发试验阶段是必不可少的。道路模拟液压伺服系统和其他类型的液压伺服系统相比，有下列要求：

　　

　　（1） 液压执行机构的功率－重量比大， 因此要求道路模拟的液压伺服控制系统的加速性好， 结构紧凑，尺寸小，重量轻。则要求液压伺服控制系统中，必须有提高供油压力的能力， 来满足较高的力或扭矩，部件的强度必须满足高强度要求。

　　

　　（2） 液压控制系统要有大的刚度，它受外负载的影响小定位准确。动作时位置误差小，精度高。另外，要求系统的响应速度快，因为液压弹簧与负载形成的液压谐振频率高。

　　

　　（3） 对任何液压系统而言，温升是个主要的限制条件，液压控制系统要有良好的解决散热问题，虽然液压油本身就是一个很好的载热介质， 在系统工作过程中它可以把由于功耗而产生的热量从发生的地方带到别的地方通过热交换散热， 但在设计时要考虑在一定功率条件下减少部件尺寸， 提高系统的功率－重量比。

　　

　　对于液压伺服系统要求， 就是要体现良好的稳定性、动态特性和稳态特性，但这三个要求是有条件制约的。提高功率－重量比就会限制到制造材料的强度，提高了成本；改善响应速度和减少位置误差，则会引起系统的振荡； 提高散热性能则会影响系统的功率－重量比。在初步确定设计方案后，这些将取决于被控对象和控制装置之间、各功能元部件的特性参数是否匹配得恰当，这就需要协调各个参数使控制器按照设定的工作方式工作。