液压仿真技术.docx

第五讲 液压仿真技术 仿真技术作为液压系统或元件设计阶段的必要手段，已被业界广 泛认识。液压仿真技术，从诞生到今天,已经有30多年的历史,在我国 也有20多年的发展历史。随着流体力学、现代控制理论、算法理论、 可靠性理论等相关学科的发展，特别是计算机技术的突飞猛进,液压仿 真技术也日益成熟,越来越成为液压系统设计人员的有力工具。 一、国外相关液压仿真软件剖析 在国际上,有许多成熟的仿真软件包广泛应用于液压领域的 设计过程中,其中德国亚琛工业大学的DSH软件和英国Bath大学的 Bath/fp是推出得最早，在行业中影响也是最大。随着这几年来的发展, 又有数十款液压仿真软件和通用的系统仿真软件应运而生。下面将对 Bath/fp、DSH、瑞典的 HOSPAN、 法国的AMESIM和美国的Simulink这五个系统进行较为全面的 介绍。 1、英国的Bath/fp Bath/fp系统图1，是专门用于液压与气动系统的时域仿 真软件，由英国Bath大学传动与运动控制中心(Centre for Power Transmission and Motion Control)开发。该软件在上世纪80年代初 先以HASP为名出现的,1992年以全新的面貌,推出其升级版，命名为 Bath/fp。该系统运行在Unix和Linux的X Windows下。 该软件采用面向原理图的图形建模方法，但原理图的编辑过 程仍然比较粗糙。总体上离商品化还有一段距离(比如元件图标放上 去后就不能再移动，改变图标位置必须删除这个图标后重画或通过复 杂的菜单操作完成），仿真的速度也不太理想。 参数赋值通过双击元件图标弹出赋值对话框的形式完成,各 个元件的缺省参数，依据与实际值接近的原则进行预设，方便了使用者 进行取值。相同元件之间可以拷贝参数值,也可以选择一批元件，然后 在一个文本文件中列出各个元件的参数名，在文本文件中按规范设置 参数值。目前该软件还没有优化和网络功能三维动画功能，也没有提 供与其他软件的接口。 该软件的特点： 面向原理图的建模;齐全的可扩展的元件库（包括液压，气动 的标准元件库，管道库，子元件库,控制库，负载库）；将非线性仿真获得 数据进行线性处理，以方便与控制包的连接。 2、德国的DSHplus 该软件现为德国FLUIDON股份有限公司的产品，是专用 的液压仿真软件系统。该公司是从德国亚琛大学流体传动及控制研究 所分离出来的。DSHplus的早期版本于1972开发，早期版本叫DSH。 DSHplus是其升级版本。该软件采用C++语言编写运行时需要C++ 编译器支持。德国亚琛工业大学将该软件作为主打产品，成立相应公 司进行市场化运作，这有利于高校的研究成果走向市场,更好地服务于 行业，同时也有利于仿真软件的进一步发展。 系统面向原理图建模，具有图形建模功能。对元件进行了细致的分类, 共有10大类,然后层层细分。元件图形采用ICON图，原理图可缩 放。每个元件由3部分构成:ICON ,元件参数和元件函数描述。参数 通过对话框设定，系统提供元件每个参数的默认值。 该软件拥有优化功能，通过自动搜索获得对要优化的控制器 的设置或者是参数的最优值。同时，目前提供对MATLAB ,Simulink 和ADAMS等许多软件的接口,也可以将输出接入硬件系统中,参加系 统运行。 该软件的最重要的特点有这样几点：与多数软件拥有接口 ； 具有丰富的元件库;仿真算法中融入神经网络技术。 3、瑞典的HOPSAN软件 HOPSAN软件由瑞典林雪平大学流体机械工程系统部 (Fluidand Mechanical Engineering Systems at the Department of Mechanical Engineering (IKP) at Link Ping university,Sweden)开发, 最早于1977推出。由于拥有丰富的液压元件子程序库，特别适合液 压系统的仿真。该软件最初是为微型机开发,2001年发布了该软件 Windows NT版本,该新版本还可以应用于实时系统的测量和控制。 该软件系统被许多研究机构和生产企业所使用，林雪平大学也不断地 投入人力，进行进一步的完善与开发。 HOPSAN软件的建模方法是元传输线法(Unit Transmission Lines )，源于特征法(the method of characteristics )和传输线建模 (Transmission Line Modelling )。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, 加了可变时间步长法, 解决系统的刚性和断点问题。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