液压系统仿真软件及其应用

第 28卷第 l2期 20O7年 l2月 煤 矿 机 械 Coal Mine Machine~ V01．28No．12 Dec．2O07 液压系统仿真软件及其应用* 王 亮 ，韩 虎 ，高 洁 (1．山东科技大学 机电学院，山东 青岛 266510；2．临沂师范学院 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 学院，山东 临沂 276005) 摘 要：主要介绍了几种常用液压系统仿真软件：Hopsan，ADAMS／Hydraulics，Matlab／Simulink， AMESim，简要 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 了这些软件的特点，最后分别给出了每种软件的工程实例应用．实例说明可以选 择这些仿真软件中的一种进行液压系统 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 。 关键词：液压系统；仿真；ADAMS／Hydraulics；MATIAB／Simulink；AMESim 中图分类号：TP31 文献标志码：A 文章编号：1003．0794(2007)12．0102．03 Hydraulic System Simulation Software and Utilization WANG Liang ，HANI ，GAO,lie (1．College of Mechanic and Electric Engineering，Shandong University of Science and Technology，Qinsdao 266510，China； 2．Engineering College，Linyi Normal University，Linyi 276005，China) Abstract：Some kinds of hydraulic system simulation software were intmduced：Hopsan，ADAMS／Hydraulics。 Matlab／Simulink，AMESim，analyzed daeir own character，at last，given a project application example respec— tively，this examples proved that can chose a kind of hydraulic system simulation software to CaITy on designing of hydraulic system． Key words：hydraulic system；simulation；ADAMS／Hydraulics：MATIAB／Simulink：AMESim 0 引言 随着机电一体化技术在现代机械中的应用，液 压系统在一台机械中的造价比率越来越高，液压系 统越来越复杂，因此对液压系统进行设计和分析的 困难越来越大。与此同时，流体力学、算法理论等相 关学科的迅速发展，液压仿真技术迅速发展 ，相应的 仿真软件相继出现。目前，主要有 Hopsan，ADAMS／ Hydraulics，Matlab／simulink，AMESim等仿真软件，下 面就对这些软件进行介绍。 1 Hopsan (1)Hopsan软件简介 瑞典从 1977年开始研制，历时 8 a推出了Hop． sail液压系统仿真软件。Hopsan软件的建模 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 是 元传输线法，源于特征法和传输线建模。这种方法 特别适合并行计算，从而提高计算速度和实现分布 计算功能。在传输线方法上增加了可变时间步长 法，解决系统 的刚性和断点问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 ，与键合图法 (BOND GRAPH)相比，键合图法只能描述元件间的 连接关系，不能反映元件间的因果关系，而传输线 法能够描述出元件间的因果关系。该软件还拥有图 形建模功能，元件图采用WMF图元文件格式，新 版本的软件增加了 WMF图元文件编辑器。它的图 形建模功能较好，界面友好，编辑方便，效率很 高，速度快；有系统连接时可合理性的判断， *十一五科技支撑计划课题(2006BAB11B05) 对错误的连接方式可以在一定程度上避免。可以方 便地更改元件的图形文件，实现元件图的转换。该 软件有图形元件库，元件库元素可以动态添加，用户 可以编辑软件，设定元件图形，连接用的油口，以及 用于仿真计算的变量等。参数的赋值通过对话框来 设定。 Hopsan还可以对系统的一些行为进行优化，也 可以用来进行离线参数评估，通过计算比较仿真结 果和测量结果的差别，并且通过优化使之最小，在一 定程度上实现了仿真与实验的连接。为了进行有效 的仿真试验，该软件拥有强大的命令接口，这可以对 参数变化研究进行系列的仿真，还有诸如频率分析 等强大的后处理工具。同时，拥有 Maflab软件的接 口 。 Hopsan软件最重要的3个特点可归纳为：动态 的图形元件库和图形建模功能，优化方法用于对系 统行为的优化和参数的离线评估以及具有实时仿真 和分布式计算功能。 (2)m程应用实例 以YZ18A型振动压路机的液压系统为例进行 建模、仿真。图 1(a)为 Hopsan下的液压模型，图 1 (b)为振动频率为30 Hz时马达转速曲线。 2 MArI1LAB，Simulink (1)简介 MATIAB是 MathWorks公司于 1982年推出的一 套高性能的数值计算可视化软件，它除了传统的交 一 102 — 维普资讯 http://www.cqvip.com 第28卷第12期 液压系统仿真软件及其应用——王 亮，等 v0 1 N0 1 互式编程之外，还集数值分析、矩阵运算、信号处理 和图形显示于一体，其强大的扩展功能为各个领域 的应用提供了基础，出现了各种以MATLAB为基础 的工具箱，广泛应用于自动控制、图像信号处理、信 号分析、振动理论、时序分析与建模、优化设计等领 域，并表现出一般高级语言难以比拟的优势。本文 主要利用控制系统工具箱 (control sptem toolbox)建 立系统仿真模型进行数字仿真。 L ／s (b) 图1 在 HOPSAN中建立的液压系统模型及仿真结果 Simulink可以对动态系统进行建模、仿真和分 析，从而可以在设计系统的时候先对系统进行仿真 和分析，然后及时进行必要的修正，以实现高效的系 统开发。Simulink支持线性和非线性系统 、连续和 离散时阻力系统以及多进程系统。Simulink包含有 Continuous(连 续 量 )、Discrete (离 散 量 )、 Functions&Table(功能)、Math(计算)、Nonlinear(非线 性环节)、Signals systems(信号系统)、Sinks(输出方 式)、Source(信号输入源)、Subsystems(子系统)子模 型库。在每个子模型库 中包含有相应的功能模块， 用户也可以制定和创建适合需要的模块。 由于 MATLAB和 Simulink是集成化软件 ，用户 可以在这 2种环境下交替的对仿真模型进行仿真、 分析和修改。同时可以仿真较大较复杂的系统，而 且系统可以是多进程的。Simulink在模型的建构、 求解及结果分析中还有提供图形用户界面(Graphi． cal User Interface，GUI)、定制系统模块 、系统分层功 能、仿真与结果分析等优点。 (2)工程应用实例 掘进机回转液压 回路系统可简化为如图 2(a) 所示。系统可分为复合动力源、功率传递和控制和 执行机构等三部分，复合动力源是由发动机驱动泵 旋转，泵将机械能转变为液压能；执行机构是左右对 称布置的2根油缸；其他均为功率传递和控制，如管 路及三位四通阀。根据回转液压系统的参数对 Sim． ulink仿真模块中的参数值进行初始化和赋值，并进 行仿真计算。在仿真过程中，可以实时对所建立的 模块的输出进行监测，并将仿真结果形成数据文件， 存放在 MATLAB的工作空间中，随时可以调用或输 出。仿真采用可变步长的4阶龙格 一库塔(Runge— Kutta)法，可以提供误差控制和过零检测，其相对误 差控制在 1e一3范围内。从中间位置向左回转到极 限位置的仿真结果如图 2(b)所示。 (a) 1．复合动力源 2．功率传递与控制机构 3．执行机构 转巾似 ：^化 (b) 图 2 回转回路液压系统图及其仿真结果 3 ADAMS／Hydraulics (1)简介 ADAMS(Automatic Dynamic Analysis of Mechanical System)软件是由美 国 Mechanical Dynamics Inc公司 开发研制的一套机械系统动力学仿真分析软件。 ADAMS／H)rdraulics模块式是 ADAMS的一个对液压 系统进行仿真的扩充模块，利用 ADAMS／Hydraulics 模块可以在同一界面下建立机械系统与液压回路之 间相互作用的模型并在计算机中设置系统的运动特 性，进行各种静态 、模态和瞬态分析，如：液压系统峰 值压力和运行压力、液压系统滞后特性 、液压系统控 制、功率消耗、液压元件和管路尺寸等。 一 103 — 维普资讯 http://www.cqvip.com 维普资讯 http://www.cqvip.com