运用ADAMS和AMESim联合仿真的LUDV液压系统动态特性分析

　　随着国民经济的快速发展，液压挖掘机在各种工程建设领域，特别是基础设施建设中所起的作用越来越明显，液压挖掘机作为一类快速、高效的施工机械愈来愈被人们所认识［1］。然而液压挖掘机的动作复杂，主要机经常启动、制动和换向，负载变化大，冲击和振动频繁，而采用负载独立流量分配( LUDV) 液压系统的挖掘机因装有负载敏感反馈油路，液压系统稳定性相对更低，故要求液压挖掘机 LUDV 液压系统应该具有较好的动态特性。

　　截至目前，研究液压系统动态特性的主要方法有传递函数分析法、实验研究法、模拟仿真法和数字仿真法等［2，3］。传递函数分析法是基于经典控制理论的一种研究法，通常只局限于线性系统; 运用实验研究方法分析液压系统的动态特性也曾是一种行之有效的研究手段，但是用这种方法分析周期长、费用大，且不具有通用性; 近年来，控制理论研究的进步及计算机技术的发展为液压系统动态特性的研究开辟了新途径，数字仿真法便是利用计算机技术研究液压系统动态特性的一种新方法; 随着微型计算机的普及与性能的不断提高，人们通过开发通用的建模与仿真软件进行模拟仿真，可大大缩短仿真研究工作周期，提高工作效率。

　　本文以湖南山河智能机械股份有限公司生产的SWE90U 液压挖掘机为研究对象，利用 ADAMS 和AMESim 软件来建立液压挖掘机 LUDV 液压系统的仿真模型并对其进行联合仿真。这种仿真方法综合了ADAMS 在动力学领域的仿真优势和 AMESim 在液压系统仿真的优势，能更加准确地对挖掘机 LUDV 液压系统动态特性进行研究。

　　1 LUDV 液压系统组成

　　LUDV 液压系统负荷传感控制是一种广泛应用于各类挖掘机的液压系统控制方式，LUDV 液压系统一般由一个负荷传感控制的变量液压泵供油，换向阀( 多路控制阀) 内部设有压力补偿阀，LUDV 液压系统负荷传感控制原理如图1 所示( 实际上有多个液压缸和马达，但其工作原理与图1 中的液压缸和马达相同) 。

　　与传统的压力补偿不同，LUDV 液压系统的压力补偿阀被安排在换向阀( 多路控制阀) 节流口的后面，对换向阀口的前后压差进行调节，压力补偿阀的控制压力不一定是该回路的负载压力，而是整个工作装置液压系统的最大负载压力 PLS，最大负载压力的大小通过换向阀的负载敏感口检测，而负载敏感调节阀根据最大负载压力对变量液压泵的出口( 供油) 压力 PS进行调节［4，5］。在图 1 中，液压系统的最大负载压力通过梭阀同时作用在两个压力补偿阀上，两个换向阀口前后的压力分别为 PV1、P'V1和 PV2、P'V2，负载敏感调节阀的弹簧压力为 PSP( 即设定的 ΔP 值) 。由压力补偿阀及负载敏感调节阀的平衡关系，可得: