液壓仿真技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展

李棟

摘要：仿真技術(shù)在液壓領(lǐng)域具有非常重要的作用。基于此，本文闡述了仿真技術(shù)在液壓領(lǐng)域的具體應(yīng)用，包括液壓建模的方法等，并介紹了一些現(xiàn)代的液壓仿真技術(shù)軟件。還提出了液壓仿真技術(shù)的發(fā)展需求，來論述液壓仿真技術(shù)未來的發(fā)展趨勢。通過論述以上液壓仿真技術(shù)應(yīng)用和發(fā)展的內(nèi)容，來為研究人員提供一些參考。

關(guān)鍵詞：液壓仿真技術(shù)；專家系統(tǒng)；現(xiàn)代控制理論

計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展及可靠性理論學(xué)科的逐漸成熟，推動了我國液壓仿真技術(shù)的進(jìn)步。液壓仿真技術(shù)的日漸成熟，使其成為設(shè)計人員在設(shè)計液壓系統(tǒng)時，重要的輔助性工具。而基于仿真技術(shù)形成的液壓仿真軟件的數(shù)量也不斷增加，但我國的液壓仿真軟件和國外相比，還具有不足之處。因此，技術(shù)人員要不斷提高仿真技術(shù)，來促進(jìn)液壓仿真技術(shù)發(fā)展進(jìn)步。

1 液壓仿真技術(shù)的應(yīng)用

1.1 液壓建模的方法

液壓仿真系統(tǒng)的研究重點(diǎn)是自動建模、仿真計算和輸入輸出。其中，自動建模屬于系統(tǒng)的原始模型物理性質(zhì)，通過描述系統(tǒng)的物理性質(zhì)，在庫支持下，建立系統(tǒng)；仿真計算是確保系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性；輸入輸出是指軟件的運(yùn)行效率。液壓建模的仿真精度是系統(tǒng)運(yùn)行的根本要求，在進(jìn)行自動建模過程中，如果仿真精度低，建模效果就會產(chǎn)生差錯，這類誤差主要是彈性建模、阻尼系數(shù)等因素及非線性效應(yīng)產(chǎn)生的結(jié)果。因此，想要提高仿真技術(shù)的精準(zhǔn)度，需要不斷提升液壓建模技術(shù)，來促進(jìn)液壓仿真技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步。

1.2 仿真技術(shù)的具體應(yīng)用

仿真技術(shù)是以信息技術(shù)和相似原理為基準(zhǔn)，利用系統(tǒng)模型來對設(shè)計進(jìn)行模擬實驗的一種技術(shù)。按照模型性質(zhì)進(jìn)行劃分，仿真技術(shù)可分為物理、數(shù)學(xué)、數(shù)學(xué)物理混合仿真技術(shù)；按照時間標(biāo)尺t1和實際時間t2比例來劃分，將t1/t2=1稱為實時仿真，t1/t2≠1稱為非實時仿真。仿真技術(shù)應(yīng)用在液壓領(lǐng)域中主要表現(xiàn)為：

（1）通過物理理論來構(gòu)建仿真系統(tǒng)的數(shù)字模型，將實驗和仿真結(jié)果進(jìn)行對比，來驗證數(shù)字模型的精準(zhǔn)度，并將其作為設(shè)計元件的依據(jù)；

（2）通過建立的數(shù)字仿真模型來確定液壓系統(tǒng)調(diào)整的范圍，來降低運(yùn)行時間，提升工作效率；

（3）通過測試元件參數(shù)對系統(tǒng)動態(tài)影響，來確定參數(shù)的最佳匹配，提供設(shè)計的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；

（4）通過仿真實驗來驗證設(shè)計方案的可行性及對系統(tǒng)動態(tài)性能的影響。

1.3 現(xiàn)代液壓仿真技術(shù)軟件的應(yīng)用

以仿真技術(shù)為基礎(chǔ)，構(gòu)建的液壓仿真軟件是現(xiàn)代液壓仿真技術(shù)的應(yīng)用重點(diǎn)。隨著科技的發(fā)展。一些傳統(tǒng)的液壓仿真軟件，比如日本的BGSP、德國DSH+等仿真軟件已經(jīng)具以下功能：

（1）能夠靈活的組裝并建立液壓元件的模型。液壓仿真軟件可以適應(yīng)多種仿真要求，但數(shù)據(jù)庫的局限性，無法滿足所有元件的建模要求；

（2）能夠?qū)崿F(xiàn)多領(lǐng)域的建模仿真。在實際的工程設(shè)計中，很少有完全的液壓系統(tǒng)，大部分的液壓系統(tǒng)都是作為整體系統(tǒng)的一部分，這就給仿真設(shè)計提出了新的要求：需要增加模型。最常見的如德國的DSH+系統(tǒng)中，增加了一些電子和微機(jī)技術(shù)，而日本BGSP系統(tǒng)中也增加了機(jī)械、控制等技術(shù)；

（3）數(shù)據(jù)庫與文檔生成功能。仿真系統(tǒng)最主要的文檔是原理圖，還囊括元件的代數(shù)方程，參數(shù)信息等；

（4）圖形化操作界面。現(xiàn)如今的液壓仿真軟件大多數(shù)已經(jīng)實現(xiàn)圖形化，應(yīng)用范圍更加廣闊。在軟件中，元件的模型使用圖標(biāo)來表示，型號和參數(shù)通過原理圖可以直接選取。依靠軟件自身攜帶的識別技術(shù)、拓?fù)浼夹g(shù)等，會由計算機(jī)自動生成仿真程序；

（5）提供實時仿真功能及軟件接口。現(xiàn)如今的液壓仿真軟件包含了可變步長功能，再加上硬件的優(yōu)化，極大的提升了仿真速度，達(dá)到了實時仿真效果。實時仿真可以使技術(shù)人員通過顯示屏，實時觀測系統(tǒng)的模擬運(yùn)行狀況。在接口方面，MATLAB/SIMULINK成為了相關(guān)液壓軟件的通用接口[1]。

2 液壓仿真技術(shù)的發(fā)展方向

通過結(jié)合現(xiàn)代仿真軟件發(fā)展的情況，依托仿真技術(shù)，能夠分析出液壓仿真技術(shù)的發(fā)展趨勢：

（1）系統(tǒng)的建模和算法將成為研究重點(diǎn)。要持續(xù)發(fā)展建模技術(shù)，來為液壓仿真系統(tǒng)設(shè)計提供數(shù)據(jù)支持，提高仿真技術(shù)的可靠性。同時，相關(guān)的軟件的平臺已轉(zhuǎn)向計算機(jī)平臺，因此，需要不斷提升計算機(jī)技術(shù)，來滿足液壓仿真技術(shù)發(fā)展需求。

（2）專家系統(tǒng)設(shè)計。依托現(xiàn)代控制理論和AI數(shù)據(jù)庫，設(shè)計系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，同時確定系統(tǒng)的參數(shù)，縮短系統(tǒng)設(shè)計時間，實現(xiàn)系統(tǒng)最優(yōu)化效果。

（3）研究實時仿真技術(shù)。為突出仿真技術(shù)的效果，需要不斷研究實時仿真技術(shù)，使得結(jié)果可以通過3D動畫技術(shù)呈現(xiàn)。同時，需要構(gòu)建一個類似于三維實體系統(tǒng)，來提高仿真技術(shù)的數(shù)據(jù)處理速度。

（4）物理系統(tǒng)和仿真軟件的連接作用。將物理部件作為仿真模型的重要部分，來優(yōu)化模型的設(shè)計過程，使運(yùn)行更加流暢。現(xiàn)如今，我國很多武器的研發(fā)設(shè)計中，就采用了半實物仿真系統(tǒng)。在液壓仿真系統(tǒng)中，半實物仿真系統(tǒng)的應(yīng)用難點(diǎn)是接口，額外的傳感器增加了費(fèi)用，還擴(kuò)大了誤差，使得仿真系統(tǒng)趨于復(fù)雜化。

（5）半物理仿真技術(shù)。半物理仿真技術(shù)是在仿真模型中，增加物理模型，來簡化仿真難度。當(dāng)某些元件無法建模時，或者在特殊要求下，半物理仿真技術(shù)能夠使系統(tǒng)成為模型一部分，進(jìn)而提高仿真效果。在研究半物理仿真技術(shù)時，注重的關(guān)鍵是模型中的物理內(nèi)容和其他內(nèi)容的整合與銜接問題[2]。

3 結(jié)論

綜上所述，通過優(yōu)化仿真系統(tǒng)的建模能夠促進(jìn)液壓仿真技術(shù)發(fā)展。在此基礎(chǔ)上，要持續(xù)發(fā)展建模技術(shù)，來為液壓仿真系統(tǒng)設(shè)計提供數(shù)據(jù)支持，提高仿真技術(shù)的可靠性；同時，通過建立的數(shù)字仿真模型來確定液壓系統(tǒng)調(diào)整的范圍，來降低運(yùn)行時間，提升工作效率。因此，研究人員可以合理設(shè)計專家系統(tǒng)、重點(diǎn)研究實時仿真技術(shù)來推動液壓仿真技術(shù)進(jìn)步。

參考文獻(xiàn)：

[1]姚汝君.液壓仿真技術(shù)在鍛壓設(shè)備中的應(yīng)用及展望[J].能源與節(jié)能，2017（07）：178179.

[2]李光彬，韓利偉，韓彬.液壓技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].江蘇科技信息，2016（24）：7475.