基于AMESim的液压伺服系统仿真研究

龙泽明，王君龙，张宝军，张红岩

（佳木斯大学机械工程学院，黑龙江佳木斯 154007）

0 引言

通常，液压伺服系统应用在重载荷的情况下，其液压泵的转速受系统和泄漏等方面的影响很难得到控制。而要得到精确的位移位置，则大多采用电机系统代替液压系统，不过电机系统本身的承载能力很小，所以对液压系统的设计及控制与液压泵位移（角位移）之间的关系很重要。

1 液压伺服系统

本文介绍的液压伺服驱动系统主要由液压比例调速阀、液压比例调压阀以及换向阀三个控制元件组成（如图1）。单片机控制器向液压伺服系统发出控制信号，向电液比例压力阀4 发出电流信号，以电流的大小控制电液比例压力阀4 输出压力的大小，起到控制液压马达7 输出扭矩的作用；根据单片机控制器接收到的反馈电压信号的变化率向电液比例调速阀9 发出电流信号，以电流的大小控制电液比例调速阀9 输出流量的大小，起到控制液压马达7 转速的作用。控制电磁换向阀6 的阀芯位置，起到控制液压马达7 转向和启停的作用。从而完成对液压伺服系统的控制。

图1 液压伺服系统

2 AMESim 软件介绍

AMESim 是法国IMAGINE 公司于1995 年推出的专门用于液压/机械系统的建模、仿真及动力学分析的软件，该软件包含了IMAGINE 的专门技术并为工程设计提供交互能力。MESim为流体动力（流体及气体）、机械、热流体和控制系统提供一个完善、优越的仿真环境及最灵活的解决方案，使用户能够借助其友好的、面向实际应用的方案，研究任何元件或回路的动力学特性。还可以通过模型库的概念来实现，而模型库可通过客户化来不断升级和改进。AMESim 在航空航天工业汽车制造和传统液压行业等领域已得到了广泛的应用。

3 AMEsim 仿真

根据液压伺服系统的原理图，基于AMEsim 仿真软件，可得到如图2 的仿真模型。

图2 AMESim 仿真模型

泵的转速1 450 r/min，排量为10 mL/r；泵用电机转速1 400 r/min；溢流阀的调整压力为10 MPa；电液伺服阀各通路的流量为28.4 r/min，阻尼比取0.7，阀芯固有频率为135 Hz，阀压降1 MPa；速度传感器的增益为0.01 r/min；信号放大器3 的增益设置为0.01；信号放大器4 的增益设置为40；马达的排量为27 r/min；负载的转动惯量为0.3；阶跃信号1 设置为12，则通过信号到力矩的转换，就可以得到外加力矩12 N·m；将分段线性信号源2 设置为在0～0.5 s 内从0 变化到400，在0.5 s 之后保持400 不变；将分段线性信号源5 设置为在0～0.5 s 内从0 变化到200，在0.5 s 之后保持200 不变；其他参数设置为默认值。

仿真结果如图3 所示，仿真时间为6s，即一个周期。

图3 k4=40 负载速度曲线图

图4 负载液压方向输入转矩

4 结论

（1）连接电磁换向阀的信号发生变化，对液压油的流量也有一定的影响，信号值给定越大，油的流量也就越大，因此应根据需要适当调节连接各个换向阀的分段线性信号。

（2）由仿真结果可知，系统对输入信号在可控范围内信号越大响应速度越快，误差越小。对于电液伺服速度来说，应该在保证误差的前提下，尽量提高响应的快速性。

（3）输入的线性阶跃信号的调整时间为0.5s，0.5s 后信号为恒定信号，但系统没有立刻达到平衡状态，说明液压系统有滞后现象，所以时间参数要适当地设置。

（4）电磁溢流阀在0.5s 前调压是比例调压，如果我们设定恰当的参数，就可以按比例调系统压力。