基于AMESim的电液伺服位置控制系统仿真研究

【摘  要】电液伺服位置控制系统具有输出功率大、动态响应快、响应精度高等优点而广泛用于现代工业中。本文采用 AMESim仿真平台搭建其仿真模型，并基于此模型仿真了不同指令下系统的动态性能。

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.

【关键词】液压伺服;AMESim;动态特性

Keywords：Hydraulic servo，AMESim，Dynamic characteristic

1.前言

在液压控制系统中的位置控制系统应用最为广泛。其中电液伺服位置控制系统能充分发挥电子与液压两方面的优点，既具有功率大，又具有高精度和快速响应[1]。AMESim是一多学科领域的复杂系统建模与仿真平台，用户可以在这个单一平台上建立复杂的多学科领域的系统模型，并在此基础上进行仿真计算和深入分析，也可以在这个平台上研究任何元件或系统的稳态和动态性能[2，3]。AMESim已經成功应用于航空航天、车辆、船舶、工程机械等多学科领域，成为包括流体、机械、热分析、电气、电磁以及控制等复杂系统建模和仿真的优选平台[4]。为此本文选用AMESim搭建电液伺服位置控制系统模型。

2.AMESim仿真模型

本文搭建的基于 AMESim电液伺服位置控制系统仿真模型如图1所示，该模型主要包括电机、泵、伺服阀、液压缸、油箱、控制信号等模型。其中指令信号发出后经过转换成阀电流输入到伺服阀中，然后伺服阀输出与阀电流对应的开口和流量，接着推动液压缸运动直到输入指令和反馈指令一致。其中泵的物理模型为恒压变量柱塞泵，图中可见包括控制阀、随动活塞等调压机构，该机构可以确保泵的出口压力保持在调定的压力范围内。伺服阀直接调用 AMESim里的物理模型，该模型可以近似为二阶系统。液压缸采用液压元件设计库（HCD）里的元件搭建而成，其中设置了反馈位移传感器，采集活塞杆位移信号与指令信号进行对比。而控制部分则搭建了指令信号和各种信号转换部分。

3.基于AMESim模型的性能仿真

以上搭建了电液伺服位置控制AMESim模型，以下进行该模型在不同指令信号下的动态响应进行仿真。图2为指令输入为阶跃信号时，反馈信号的跟随响应曲线。从中可知，当给出从0mm到8mm、8mm到0mm、0mm到-8mm和-8mm到0mm不同的阶跃信号时，反馈信号都能迅速的跟随指令信号，而且其动态响应时间都小于0.5s，可见改模型可以反映出液压系统的快速性。图3为输入指令为0.2 Hz和幅值为8mm的正弦指令信号，从图可知，对于系统常用的正弦信号，该AMESim模型可以很好地匹配指令信号，延迟时间非常小。图4为输入指令为0.2 Hz和幅值为8mm的正弦指令信号，可见随着指令信号频率的提高，该AMESim模型依然可以很好地保持快速跟随性。

4结论

综上所述，本文搭建了基于AMESim的电液伺服位置控制系统，该模型包括常用的恒压变量泵、伺服阀、液压缸及控制部分的模型。并对阶跃指令和不同频率的正弦指令进行了性能仿真，结果表明该AMESim可以较为准确快速地跟随指令信号，较好地反映电液伺服位置控制系统的动态特性。

参考文献：

[1] 靳雁艳，王平，杨洁明.电液位置伺服系统的稳定性分析与应用[J].机械管理开发，2005，3：63.

[2]侯琳.多学科领域复杂系统仿真平台——AMESIM 软件功能简介[J].CAD/CAM 与制造业信息化，2005（12）：22.

[3] 赵飞.基于 AMESim 的气动系统建模与仿真技术研究[D].燕山大学，2010.

[4] 朱冰，赵健，李静，等.面向牵引力控制系统的 AMESim 与 MATLAB 联合仿真平台[J].吉林大学学报（工学版），2008，38（S1）：23-27.

作者简介：

陈猛，男，1984.9月生，汉，籍贯：安徽泗县身份证：342225198409100037

（作者身份证号码：342225198409100037）