基于ADAMS的阀控非对称缸仿真研究

　　阀控液压缸系统,尤其是阀控非对称缸系统的速度特性对系统的跟踪特性有很大影响,所以有必要分析影响缸正反速度比的各种情况。下文将利用ADAMS对系统进行仿真分析。

　　通常情况下,如果要对阀控缸进行动态特性分析,要使用连续性方程、负载流量线性化方程以及负载力方程组合,得到缸的输出位移传函,压力传函以及速度传函。但是由于对负载压力进行了线性化,而且忽略了各种不利于分析的因素,所以使建模不够精确。建立模型后对压力增益、流量增益的取值都存在偏差性。使用ADAMS的控制模块可以克服上述缺陷,如果实体模型精确,可以输出精确的控制模块,而且可以是非线性的,也可以使用线性的。这样可以不用复杂的数学模型构造,只需进行实体模型构造,而模型参数是我们所知的。ADAMS的控制模块可以输出到MATLAB、EASY5和MATRIXx中,进而使用各种控制方法进行非线性仿真分析,可以得到更加接近真实的结果。本文主要使用ADAMS与MATLAB对阀控非对称缸进行联合仿真分析。可以对机液系统的性能、行为和功能进行分析研究以及综合评估,得到优化的目标,由此可以简化对产品的设计过程,缩短产品开发周期。

　　1 系统模型

　　以下主要以六自由度平台的子系统单缸液压控制系统为例进行建模。在对本系统进行建模时忽略弹性负载,其结构简图如图1所示。此系统为阀控非对称缸,其中液压缸和伺服阀各参数、性能一定,负载质量m一定。油源压力为ps,回油腔压力为p0。液压缸的有杆腔与无杆腔的作用面积分别为A1和A2,对应流量为qv1、qv2,两缸压力为p1、p2。采用伺服阀的面积梯度1、3口为w1,2、4口为w2。xv为阀开口,y为缸位移,F为等效外负载力,marker1和marker2分别为在ADAMS下的标识点。

　　在ADAMS view中先调入hydraulic插件,建立上述简图的机械系统,然后建立与其统一的液压系统。

　　液压缸的I、J marker点分别为结构简图中的mark-er1和marker2点,这样才能保证所建立的液压缸为真实液压缸。油源压力为10MPa。

　　2 正反速比特性分析

　　当液压缸正向运动时,由阀的流量方程得知阀进出油口的流量分别为:

　　由力平衡的方程知:p1A1-p2A2=FL,这里FL为负载力,负载作用面积取A1,则负载压力pL=FL/A1。

　　设w2/w1=n,A2/A1=s。由上述各式可得:

　　同理根据反向时缸两腔流量可求得当缸反向运动时的无杆腔压力:

　　式(7)描述了影响非对称缸正反速比的各量,正反速比与所控制的阀面积梯度无关,只与开口和负载压力有关,当xv与xvc相等时:如果负载力FL=0,则正反速比为当负载力为一恒定值时,正反速比也是定值;当FL为变化量时,正反速比是变化量。图2分别为在ADAMS环境下,s=0。59时,对称阀和非对称阀开口相同且大小不变时,无负载力和负载力变化时的缸正反速度曲线。