基于AMESim的電液伺服位置控制系統仿真研究

【摘? 要】電液伺服位置控制系統具有輸出功率大、動態響應快、響應精度高等優點而廣泛用于現代工業中。本文采用 AMESim仿真平臺搭建其仿真模型，并基于此模型仿真了不同指令下系統的動態性能。

Abstract：Theelectro-hydraulic servo position control system is widely used in the modern industry，owing to its large power，quickly response and high accuracy.The simulation model based on the AMESim software is established in this paper.The dynamic characteristics of the simulation model under different command signal are obtained.

【關鍵詞】液壓伺服;AMESim;動態特性

Keywords：Hydraulic servo，AMESim，Dynamic characteristic

1.前言

在液壓控制系統中的位置控制系統應用最為廣泛。其中電液伺服位置控制系統能充分發揮電子與液壓兩方面的優點，既具有功率大，又具有高精度和快速響應[1]。AMESim是一多學科領域的復雜系統建模與仿真平臺，用戶可以在這個單一平臺上建立復雜的多學科領域的系統模型，并在此基礎上進行仿真計算和深入分析，也可以在這個平臺上研究任何元件或系統的穩態和動態性能[2，3]。AMESim已經成功應用于航空航天、車輛、船舶、工程機械等多學科領域，成為包括流體、機械、熱分析、電氣、電磁以及控制等復雜系統建模和仿真的優選平臺[4]。為此本文選用AMESim搭建電液伺服位置控制系統模型。

2.AMESim仿真模型

本文搭建的基于 AMESim電液伺服位置控制系統仿真模型如圖1所示，該模型主要包括電機、泵、伺服閥、液壓缸、油箱、控制信號等模型。其中指令信號發出后經過轉換成閥電流輸入到伺服閥中，然后伺服閥輸出與閥電流對應的開口和流量，接著推動液壓缸運動直到輸入指令和反饋指令一致。其中泵的物理模型為恒壓變量柱塞泵，圖中可見包括控制閥、隨動活塞等調壓機構，該機構可以確保泵的出口壓力保持在調定的壓力范圍內。伺服閥直接調用 AMESim里的物理模型，該模型可以近似為二階系統。液壓缸采用液壓元件設計庫（HCD）里的元件搭建而成，其中設置了反饋位移傳感器，采集活塞桿位移信號與指令信號進行對比。而控制部分則搭建了指令信號和各種信號轉換部分。

3.基于AMESim模型的性能仿真

以上搭建了電液伺服位置控制AMESim模型，以下進行該模型在不同指令信號下的動態響應進行仿真。圖2為指令輸入為階躍信號時，反饋信號的跟隨響應曲線。從中可知，當給出從0mm到8mm、8mm到0mm、0mm到-8mm和-8mm到0mm不同的階躍信號時，反饋信號都能迅速的跟隨指令信號，而且其動態響應時間都小于0.5s，可見改模型可以反映出液壓系統的快速性。圖3為輸入指令為0.2 Hz和幅值為8mm的正弦指令信號，從圖可知，對于系統常用的正弦信號，該AMESim模型可以很好地匹配指令信號，延遲時間非常小。圖4為輸入指令為0.2 Hz和幅值為8mm的正弦指令信號，可見隨著指令信號頻率的提高，該AMESim模型依然可以很好地保持快速跟隨性。

4結論

綜上所述，本文搭建了基于AMESim的電液伺服位置控制系統，該模型包括常用的恒壓變量泵、伺服閥、液壓缸及控制部分的模型。并對階躍指令和不同頻率的正弦指令進行了性能仿真，結果表明該AMESim可以較為準確快速地跟隨指令信號，較好地反映電液伺服位置控制系統的動態特性。

參考文獻：

[1] 靳雁艷，王平，楊潔明.電液位置伺服系統的穩定性分析與應用[J].機械管理開發，2005，3：63.

[2]侯琳.多學科領域復雜系統仿真平臺——AMESIM 軟件功能簡介[J].CAD/CAM 與制造業信息化，2005（12）：22.

[3] 趙飛.基于 AMESim 的氣動系統建模與仿真技術研究[D].燕山大學，2010.

[4] 朱冰，趙健，李靜，等.面向牽引力控制系統的 AMESim 與 MATLAB 聯合仿真平臺[J].吉林大學學報（工學版），2008，38（S1）：23-27.

作者簡介：

陳猛，男，1984.9月生，漢，籍貫：安徽泗縣身份證：342225198409100037

（作者身份證號碼：342225198409100037）