基于AMESim的阀控液压缸液压伺服系统仿真解读.docx
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基于AMESim的阀控液压缸液压伺服系统仿真解读
・２８・ 计算机应用技术机械2008年第1期总第35卷
基于AMESim的阀控液压缸
液压伺服系统仿真
邬国秀
（襄樊学院机械工程系，湖北襄樊441003）
摘要：
AMESim是法国IMAGINE公司开发的高级工程系统仿真建摸环境，为机械、液压、控制等工程系统提供了一个较为完善的仿真环境。
首先介绍了AMESim软件的功能和特点，并以阀控液压缸液压伺服系统为例，探讨了基于AMESim的液压伺服系统的模型建立、参数设置和仿真方法，得出了仿真结果，并对改变系统元件参数下的仿真结果进行了比较与分析。
关键词：
AMESim；建模；参数设置；仿真；液压伺服系统
中图分类号：
TP391.9文献标识码：
A文章编号：
1006－0316（200800－0028－03
Simulationofvalve-controlledcylinderhydraulicservosystembasedonAMESim
WUGuo-xiu
（DepartmentofMechanicalEngineering，XiangfanUniversity，Xiangfan441003，china
Abstract：
AMESimisanadvancedmodellingenvironmentforperformingsimulationsofengineeringsystemsproducedbyIMAGINEinc.ofFrance,anditprovidesawholemodellingenvironmentformechanism,hydraulicandcontrolsystem.ThefunctionsandcharacteristicsofAMESimsoftwareareintroducedinthispaper.Takingvalve-controlledcylinderhydraulicservosystemasanexample,thispaperdiscussesthemodeling,parametersettingandsimulationmethodofhydraulicservosystembasedonAMESim,andgivestheresultsofsimulation.Thecomparisionandanalylsisoftheresultsofsimulationbychangingthecomponentsparametershavebeenperformed.
Keywords：
AMESim；modeling；parametersetting；simulation；hydraulicservosystem
随着仿真理论及计算机技术的不断发展，工程系统的设计开发中，仿真技术可使企业在最短时间内以最低成本将新产品投放市场；科学研究中，可利用仿真技术缩短研究周期，降低科研成本与风险，提高研究水平，加速科研成果转化为生产力的进程。
正是由于计算机仿真技术的这种优越性，它已成为工程设计与科学研究中必不可少的实用技术。
由法国伊梦境公司（Imagine）开发的AMESim，作为一种非常优秀的仿真软件，已成为流体、机械、热分析、电磁及控制等复杂系统建模和仿真的优选平台。
它具有以下特点：
（1）图形化的物理建模方式使得用户不需要面对繁琐的数学模型，仿真模型的扩充或改变都是通
————————————————
过图形用户界面来进行。
（2）智能求解器能够自动地选择、切换积分算法和调整积分步长，内嵌式数学不连续性处理工具，可解决数值仿真的间断问题。
（3）仿真范围广，实现了多学科领域（机械、液压、气动、电和磁等）的建模和仿真。
（4）为用户提供了标准化、规范化和图形化的二次开发平台。
（5）具有数学方程级、方块图级、基本元素级和元件级四个层次的建模方式。
（6）具有动态仿真、稳态仿真、间断仿真、连续仿真和批处理仿真多种仿真运行模式。
（7）具有丰富的和其他软件连接的接口。
收稿日期：
2007－10－16
基金项目：
湖北省教育厅科研项目资助（B200525003）作者简介：
邬国秀（1969－），女，江苏扬州人，副教授，主要研究方向为液压与气动。
机械2008年第1期总第35卷计算机应用技术 ・２９・
1基于AMESim的阀控液压缸液压伺服系统仿真
1.1建立模型
进入AMESim环境，利用Sketch模式并调用系统所提供的液压库、机械库和信号库建立如图1所示的系统模型。
位移传感器将液压缸的位置信号反馈与给定信号比较，其偏差经放大器放大后作为三位四通电液比例换向阀的输入信号来控制阀的开度，从而按比例地控制液压缸的运动。
点击Premiersubmodel按钮，为每个元件选择所需要的最简单的子模型。
134
AP
BT
2
流量仿真曲线比较，仿真结果还是不错的。
表1元件参数设置表
子模型
标题值
Pistondiameter（mm30
HJ020Diameterofrod（mm20
Lengthofstroke（m1
PU001Pumpdisplacement（cc/rev35
Durationofstage1（s1Outputatendofstage2（null0.8
Durationofstage2（s3Outputatstartofstage3（null0.8Outputatendofstage3（null0.8
UD001Durationofstage3（s1
Outputatstartofstage4（null0.8Outputatendofstage4（null0.2
Durationofstage4（s3Outputatstartofstage5（null0.2Outputatendofstage5（null0.2Outputatstartofstage1（null1000
UD0022
Outputatendofstage1（null1000Valvenaturalfrequency（Hz50
SV00Valvedampingratio（null1
Valveratedcurrent（mA200
DT000Gainforsignaloutput（1/m10GA003Valueofgain（null10GA004Valueofgain（null250
元件编号
图1阀控液压缸液压伺服系统仿真模型
1.000.800.600.400.20
81012t/s246
1.UD00-2userdefineddutycycleoutput[null]
2.HJ020-1displacementofpiston[m]
1
2
1.2设置参数
点击Parametermode按钮进入参数模式，对仿真模型中每个元件设置所需要的参数。
参数设置如表1所示。
图2给定信号与液压缸实际位移曲线比较
6050
40
30
20
10
024681012t/s1.RV00-1flowrateatreliefvalveport1[L/min]
2.PU001-1flowrateatport2[L/min]
1.3运行仿真
点击RunParameter按钮，运行仿真，设置仿真结束时间为12s，通信间隔时间为0.05s，得出如下仿真结果：
（1）图2为给定信号与液压缸实际位移的仿真曲线比较，从图中可以看出：
实际曲线与要求曲线非常接近；系统经过8s的偏差比较和调整，达到了稳定状态。
（2）图3为溢流阀出口流速与泵出口流速的仿真曲线比较，从图中可以看出：
泵的出口流速一直处于稳定状态，而溢流阀出口流速经过8.6s的波动后进入稳定状态。
（3）图4为系统在不稳定状态下液压缸进出口
图3溢流阀出口流量与泵出口流量曲线比较
2
81012t/s246
1.HJ020-1flowrateatport1[L/min]
2.HJ020-1flowrateatport2[L/min]
1
100-10
图4液压缸进出口流量曲线比较
・３０・ 计算机应用技术机械2008年第1期总第35卷1.4改变元件参数对仿真曲线的影响
改变加于伺服阀上的增益值，元件3增为20null，元件4增为350null，运行仿真，得出溢流阀出口流速与泵出口流速的仿真曲线比较如图5所示，液压缸进出口流量仿真曲线比较如图6所示。
由图5可以看出：
溢流阀出口流速经过9s才进入稳态，之后速度在稳态值附近有波动。
由图6可以看出：
液压缸进出口流量仿真结果远远不如图4结果，中间有较长的流量死区。
50
240
30
1
2010
024681012t/s60
1.RV00-1flowrateatreliefvalveport1[L/min]
2.PU00-1flowrateatport2[L/min]
10
1
-10
2
2468t/s
1.HJ020-1flowrateatport1[L/min]
2.HJ020-1flowrateatport2[L/min]
图8增加伺服阀固有频率和阻尼比液压缸进出口流量曲线对比
2结论
（1）利用AMESIM软件的强大功能，对阀控液压缸系统进行建摸，合理参数设置和仿真，得出较为理想的液压缸位移仿真曲线、溢流阀出口与泵出口流速仿真曲线及液压缸进出口流量仿真曲线。
（2）比较分析了改变元件参数对仿真曲线的影响。
增加施加于伺服阀上的增益值，会引起溢流阀出口流速的波动，液压缸换向时，进出口流量切换迟缓，液压缸动作不灵敏；增加伺服阀固有频率和阻尼比，则对仿真曲线无影响。
图5增加增益值溢流阀出口与泵出口流量曲线比较
20100-10
1
0246810t/s1.HJ020-1flowrateatport1[L/min]
2.HJ020-1flowrateatport2[L/min]
2
参考文献
[1]余佑官，龚国芳，胡国良.AMESim仿真技术及其在液压系统中的应用[J].液压气动与密封，2005，（3）：
28－30.
[2]秦家升，游善兰.AMESim软件的特征及其应用[J].工程机械，2004，（12）：
6－8.
[3]付永领，祁晓野.AMESim系统建摸和仿真—从入门到精通[M].北京：
航空航天大学出版社，2005.
图6增加增益值液压缸进出口流量曲线比较
改变伺服阀的固有频率为100Hz，伺服阀的阻尼比为1.5，则溢流阀出口流速与泵出口流速的仿真曲线比较如图7所示，与图3无区别。
液压缸进出口流量仿真结果如图8所示，与图4无区别。
6050403020100
024681012t/s
[4]王春行.液压控制系统[M].北京：
机械工业出版社，1998.
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