基于AMESim的液压位置伺服系统故障仿真

　　0 引言

　　阀控伺服液压缸系统是当今精密电产品中的重要设备,并且随着液压技术在生产领域应用的扩大,阀控伺服液压缸系统在使用期内具有优良的维护性成为迫切需求,因此需探寻液压系统故障特征。由于AMESim软件拥有机械电子、液压、气动、控制等多领域综合仿真能力,具有可视化、物理化的仿真模块,和隐藏于仿真模块数据接口所链接的下级子程序段中的先进仿真算法,各仿真模块间通过分时处理各个时间点的计算结果来获得连续的精确仿真结果等特点,本文采用了AMESim建立阀控液压缸位置控制系统的仿真模型,并进行了系统的故障仿真。具体方法如下:建立实际液压控制系统的近似模型,这是一个物理系统模型化的过程,使仿真系统参数设置与正常状态到最佳逼近;再设置系统模型的下级子模型在异常状态下的参数,方便地模拟系统的各种故障,建立起系统相应的故障样本曲线,为发展故障诊断专家系统的图形知识库做好准备。同时可实现试验的虚拟化,尤其是可实现小概率液压系统故障状态模拟。可见通用性强的仿真可以全面分析评估产品的使用和维护特性。总之,本文以阀控液压缸位置控制系统动态仿真为研究内容,探析了基于AMESim的液压系统故障仿真方法。

　　1 基于AMESim液压系统建模概述

　　传统的液压仿真是多技术、技能的集合,建立一个好的模型所需的一些技能包括:工程系统的知识;潜在的物理知识;将控制方程转换成模型的适当形式的数学知识;实现数学模型的编码能力;理解执行仿真时在模型和数值算法间的交互作用的数字技术的能力;解释结果的能力。现有的仿真软件产品具有某一项或几项的模型处理能力的集成,这样就减轻了用户的建模负担,如本文采用的AMESim仿真软件。

　　AMESim环境下的液压控制系统建模常采用自上而下的建模方法,把复杂的系统模块化;数学仿真物理化。AMESim仿真结构框架如图1所示。

　　2 运用AMESim建立阀控缸位置伺服系统仿真模型

　　建模时结合液压技术、电磁技术、控制技术等专业知识选出适当的功能模块,用各领域的模块搭建相应的组件模型。在此基础上根据本系统的仿真要求确定各个单元模块的参数来建立系统模型(图2)。图中包括了力矩马达控制的喷嘴挡板和二级阀、三级阀、伺服液压缸和弹性、惯性负载综合体。

　　从伺服阀控液压缸系统模型可以看出模型顶部为三级伺服的第一级:力矩马达控制的喷嘴挡板模块,第二级为喷嘴挡板控制的先导阀,和第三级为先导阀驱动的主阀;被控伺服液压缸、负载及反馈放大元件等。