搬運(yùn)機(jī)械手的液壓控制系統(tǒng)AMESim仿真案例隨著機(jī)電液一體化技術(shù)的發(fā)展，液壓系統(tǒng)在機(jī)械裝備中的重要性進(jìn)一步提高。特別是在液壓系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能和控制精度上，以滿足靜態(tài)性能要求和實(shí)現(xiàn)預(yù)定動(dòng)作循環(huán)為目的傳統(tǒng)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)已經(jīng)不能滿足當(dāng)前的工程需要，而計(jì)算機(jī)分析技術(shù)的出現(xiàn)，不僅能對(duì)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理性、穩(wěn)定性及可靠性進(jìn)行預(yù)測(cè)，而且縮短了設(shè)計(jì)周期、提高設(shè)計(jì)效率。1.1AMESim軟件簡(jiǎn)介AMESim軟件是LMAGINE公司旗下的一款性能強(qiáng)大的液壓仿真軟件，該軟件能夠采用基于鍵合圖的仿真建模方法對(duì)液壓系統(tǒng)和機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行建模仿真。經(jīng)過(guò)該軟件的不斷完善和其接口擴(kuò)展的增加，已為機(jī)械、流體、電氣等多個(gè)工程領(lǐng)域提供了一個(gè)較完善的綜合仿真環(huán)境及靈活的解決方案。雖然目前應(yīng)用較廣泛的液壓仿真軟件還有瑞典的Hopsan軟件、英國(guó)的Bath/fp軟件以及美國(guó)的Simulink軟件，但綜合比較其特點(diǎn)后，本章選用了AMESim液壓仿真軟件對(duì)重載AGV舵輪的液壓系統(tǒng)及部件進(jìn)行建模仿真分析。AMESim軟件各模型庫(kù)中的模型都經(jīng)過(guò)了嚴(yán)格的測(cè)試和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，便于用戶直接選取模型進(jìn)行仿真分析和優(yōu)化，并且能減少開(kāi)發(fā)成本，縮短開(kāi)發(fā)周期。AMESim軟件界面建模和仿真如下圖1.1所示。圖1.1AMESim軟件界面綜上所述，可以將AMESim軟件的特點(diǎn)概括如下：1）軟件模塊庫(kù)內(nèi)容豐富，且應(yīng)用范圍廣，可以與不同的仿真軟件進(jìn)行聯(lián)合仿真。2）軟件可以直接利用圖形建模，避免了如Hopsan仿真軟件較多的繁瑣程序編寫(xiě)。3）軟件有較多仿真軟件的連接接口，方便了用戶使用其與其他軟件聯(lián)合仿真。4）軟件可以利用其二次開(kāi)發(fā)平臺(tái)功能，以程序代碼的方式轉(zhuǎn)化為圖形模式。5）軟件開(kāi)發(fā)公司完善的技術(shù)支持服務(wù)，并且可以為客戶提供專(zhuān)業(yè)的二次開(kāi)發(fā)。1.2液壓系統(tǒng)建模本課題采用AMESim軟件對(duì)鑄件搬運(yùn)機(jī)械手液壓系統(tǒng)進(jìn)行建模與仿真，并在理解軟件設(shè)計(jì)庫(kù)元器件的功能和作用下，以一般建模步驟方法對(duì)鑄件搬運(yùn)機(jī)械手液壓系統(tǒng)建模過(guò)程進(jìn)行如下概述，其中建立模型過(guò)程中對(duì)于不影響液壓系統(tǒng)仿真元件不予考慮。1.2.1草圖模式在AMESim軟件平臺(tái)建模仿真時(shí)，首先要進(jìn)入草圖模式。所選用元件的模型類(lèi)型均采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)符號(hào)，可以直觀的表示出來(lái)，并符合液壓系統(tǒng)的工作原理。在構(gòu)建重載AGV舵輪的液壓系統(tǒng)草圖階段，主要使用的有“機(jī)械庫(kù)”、“液壓庫(kù)（HYD庫(kù)）”、“液壓元件設(shè)計(jì)庫(kù)（HCD庫(kù)）”，為了便于重載AGV舵輪系統(tǒng)的仿真分析，對(duì)于部分液壓元件直接使用液壓庫(kù)（HYD庫(kù)）的簡(jiǎn)化元件模型，如建立三位四通閥模型時(shí)，采用HYD庫(kù)中的標(biāo)準(zhǔn)液壓缸模型（HSV34-03），溢流閥模塊（RV000）以及比較模塊（LT00）來(lái)完成，如圖1.2所示。圖1.2AMESim標(biāo)準(zhǔn)液壓庫(kù)模型在選定液壓元件、機(jī)械元件以及液壓設(shè)計(jì)元件之后，按照重載AGV舵輪的工作原理，設(shè)計(jì)并繪制液壓系統(tǒng)草圖模型。同時(shí)考慮重載AGV舵輪實(shí)際工作中，模型需要在泵排出管路上設(shè)置安全閥。在AMESim草圖模式中建立重載AGV舵輪液壓系統(tǒng)如圖1.3所示。圖1.3鑄件搬運(yùn)機(jī)械手液壓系統(tǒng)草圖模型1.2.2子模型選取AMESim軟件對(duì)模型進(jìn)行參數(shù)設(shè)置之前，通常要對(duì)草圖中的元器件賦予一個(gè)子模型，因?yàn)椴輬D階段只是對(duì)建立了仿真模型之間的聯(lián)系，而仿真模型的具體特性還沒(méi)有給定，對(duì)于AMESim軟件中所對(duì)應(yīng)的子模型可能有一個(gè)或多個(gè)。再進(jìn)行子模型的選定時(shí)，選定子模型要根據(jù)模型的實(shí)際情況，為每個(gè)元件選擇子模型（數(shù)學(xué)模型）。本課題在對(duì)重載AGV舵輪液壓系統(tǒng)建模時(shí)參考液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的實(shí)際要求，選取符合元件的子模型，如表1.1所示。表1.1重載AGV舵輪液壓系統(tǒng)元件子模型液壓元件子模型單向調(diào)速閥CV005手動(dòng)換向閥RV000質(zhì)量塊MAS005彈簧塊BAP016活塞塊BA00121.2.3參數(shù)設(shè)置在AMESim軟件的草圖模式下，雖然建立了液壓系統(tǒng)的仿真模型，但其只是液壓元件結(jié)構(gòu)和形式的組合，并沒(méi)有實(shí)際仿真的意義，為了實(shí)現(xiàn)該液壓仿真模型能的功能，還必須分析軟件中設(shè)置各組成模塊的參數(shù)。同時(shí)，參數(shù)的設(shè)置也至關(guān)重要，設(shè)置是否合理，反映了該模型的運(yùn)行狀態(tài)能否與實(shí)際情況相一致，并直接影響仿真結(jié)果。所以在參數(shù)模式下，軟件會(huì)對(duì)系統(tǒng)模型的構(gòu)建先進(jìn)行默認(rèn)編譯，隨后對(duì)需要更改液壓元件參數(shù)的設(shè)置再進(jìn)行編譯。在修改參數(shù)欄既可以查看各部件的具體參數(shù)值，也可以在修改參數(shù)欄中的參數(shù)設(shè)置里隨時(shí)修改，當(dāng)在研究相關(guān)參數(shù)變化對(duì)液壓系統(tǒng)性能的影響時(shí)，可以在液壓元件設(shè)計(jì)庫(kù)（HCD庫(kù)）中對(duì)元件的幾何形狀和物理特性構(gòu)進(jìn)行設(shè)置，以液壓缸模型參數(shù)設(shè)置為例，如圖1.4所示。圖1.4單向調(diào)速閥參數(shù)設(shè)置1.2.4運(yùn)行模式在完成以上步驟后，可以在仿真模式（Simulation）下設(shè)置參數(shù)系統(tǒng)模型的仿真時(shí)間（Finaltime）和仿真步長(zhǎng)（Printinterval），最后可以得出需要的分析部件的動(dòng)態(tài)結(jié)果，比如重載AGV舵輪活塞桿位移、速度及端口壓力變化等。相關(guān)運(yùn)行參數(shù)的設(shè)置如圖1.5所示。圖1.5液壓系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)設(shè)置1.3液壓系統(tǒng)仿