AMEsim仿真技术在电液位置同步系统中的应用

　　0 前言

　　随着机械工业的发展, 在金属加工设备、工程机械和冶金设备等对同步驱动技术的同步精度要求越来越高, 在很多场合中液压缸作为同步驱动装置具有结构简单、组成方便和适合大功率等特点, 使其应用也越来越广泛。而在现代液压系统的设计中, 往往都采用计算机仿真技术对系统进行必要的仿真研究, 得到系统的最佳设计参数后再进行制造。这样可以缩短设计周期、节约成本。在仿真技术中, AMEsim 是一款性能优越的仿真软件, 它可以通过在直观的图形界面上在模型库中选出需要的模型, 然后连接成系统, 通过设置必要的系统参数就可以进行机械、液压和控制的联合仿真, 可以快速地得到所需的仿真曲线。下面通过一个实例来介绍 AMEsim 的仿真过程。

　　1 电液位置同步系统的结构

　　电液位置同步系统的结构如图 1 所示, 以下将详细介绍系统的构建过程。

　　第一步进入草图模式(sketch mode), 在液压库中选择需要的液压元件如: 伺服阀、液压缸等。在机械库中选择力发生装置、位置传感器和电动机, 在控制库中选择信号发生器、比较环节和比例环节, 连接构成如图 1所示的电液位置同步系统。在图 1 中, 右侧的阀控缸系统为主动系统, 主动缸( 液压缸 8) 在信号发生器 12 的作用下通过伺服阀 9 的控制做主运动, 并且通过位置传感器 7 组成位置闭环控制系统。左侧的阀控缸系统为同步系统, 同步缸( 液压缸 4) 系统在主动系统位置传感器 7 的信号作用下做跟随运动, 通过位置传感器 3的信号反馈构成位置闭环控制系统。信号发生器 1、5通过力发生装置 2、7 分别给两个液压缸提供一定的外负载力。

　　第二步进入子模型模式(submodel mode), 在系统中每个元件都需要有一个数学模型与其关联, AMEsim为每个库元件都提供了数学模型, 即子模型。在AMEsim 中每个元件子模型都通过严格的测试和试验验证。在该模式下, 可以通过点击工具栏中关联子模型按钮为系统中每个元件关联一个子模型, 这样就无需我们人工的去推导复杂的数学模型。

　　第三步进入参数模式(parameter mode), 在该模式下可以设置系统的参数来得到我们所需的仿真模型。在图 1 所示的系统中, 设置两个液压缸的参数均为: 活塞直径为 30mm, 活塞杆直径 20mm, 液压缸行程 1m, 负载质量 100kg, 库仑摩擦力 100N, 静摩擦力 100N,内泄漏系数 0.01L/(min·bar)。设置伺服阀 9、13 的参数为:阀的流量为 1L/min, 额定电流为 40mA, 固有频率为80Hz, 阻尼比为 0.8。设置位置传感器 3、7 增益为 10, 设置比例环节 10、11、14 增益分别为 100、10、100。其他元件都采用系统的默认参数。