【汽车液压控制系统-王增才】第八章液压系统仿真概述.ppt

近年来,国外尤其是欧洲陆续开发出一系列实用的液压机械仿真软件, AMESim 就是其中之一。AMESim 是法国IMAGINE 公司于1995 年推出的液压与机械系统建模仿真及动力学分析软件,全称为工程系统仿真高级建模环境。该软件的主要特点是模型库丰富,包括机械库、控制信号库、液压元件设计库(HCD)、电磁库等众多应用库,覆盖了机电、动力、制动等多个工程领域,用户可以直接利用这些模型库中的基本模型单元构造仿真模型和自定义模型,达到迅速建模仿真的最终目标。同时AMESim 具有与其他软件包的丰富接口,便于用户使用它们进行联合仿真。并且, AMESim 为用户提供了标准化、规范化和图形化的二次开发平台,用户可以开发自定义模型。AMESim 系统界面如图8-1 所示。;一、AMESim 软件介绍; AMESim 使得用户从繁琐的数学建模中解放出来,从而专注于其专业物理系统本身的设计。基本元素的概念,即从所有模型中提取出的构成工程系统的最小单元,使得用户可以在模型中描述所有系统和零部件的功能,而不需要编写任何程序代码。;二、AMESim 软件特点;液压基本元素和电磁基本元素建立的电磁阀模型,如图8-2 所示。; 在电液位置伺服系统中也经常采用速度局部反馈回路来提高系统的刚度和减小伺服阀等参数变化的影响,提高系统的刚度。电液速度控制系统按控制方式可分为:阀控液压马达速度控制系统和泵控液压马达速度控制系统。阀控液压马达速度控制系统一般用于小功率系统,而泵控液压马达速度控制系统一般用于大功率系统。;二、系统建模仿真及分析;根据自动控制原理,伺服放大器4 的增益对系统的性能影响比较大,调节伺服放 大器4 的增益,观察液压马达实际的转速与期望值的差值。图8-5 所示为k4 =3 时的差值曲线图,从图8-5 中可以读出液压马达转速达到稳态时的误差为17. 4r/ min,不满足系统性能要求。根据传递函数,阀控液压马达有; 电液速度伺服系统为零型系统,该系统在阶跃信号作用下是个有差系统,不论怎样调整k4,系统始终有误差。图8-6 为k4 =11.55 时的差值曲线图,从图8-6 中可以读出液压马达转速达到稳态时的误差为4.74r/ min,仍然满足不了系统性能要求。k4 值增大,虽然可以减小误差,但是由于受到系统稳定性的限制,k4 值不可能无限制地增大。如图8-7 所示,k4 =12 时液压马达转速出现了小幅度的波动。因此通过增大伺服放大器4 的增益来达到系统性能指标是不可取的,必须在主通道中串联一个积分环节(积分放大器),使之成为1 型系统,使系统在阶跃信号作用下无静差,图8-8 为校正后的系统仿真原理图。; 反复调整增益k4 的值,得到满足系统性能指标的增益值的范围为2. 74 ~5. 26。在反复调整增益k4 的过程中,可以得出:k4 的值越大,响应速度越快,动态跟踪误差越小,但调节时间ts越长,超调量越大,振荡次数增多,所以k4 的值不可以太大,太大会造成系统不稳定。因此在调节的过程中,可以根据调节时间ts 和具体要求来确定系统的最佳增益值。; ESP(Electronic Stability Program)是在汽车制动防抱死系统和牵引力控制系统的基础上加入了主动横摆控制系统构成的,对保证汽车行驶过程中的稳定性与安全性具有重要的意义。ESP 的液压控制系统由多个液压元件组成,在电子控制单元的驱动下协同工作,根据汽车的不同行驶工况对不同的车轮施加相应的液压制动力。;1-主缸; 2-储液箱; 3-预压泵; 4-液压控制单元; 5、6-液压油路; 7-吸入阀; 8-集成阀; 9-节流器; 10-高压阻尼器; 11-回 油泵; 12-增压阀; 13-低压蓄能器; 14-减压阀; RL、RR、FR、FL-轮缸; 出于汽车安全性的需要,ESP 液压控制系统为一个高速响应系统,各电磁阀的动态响应均在3ms 以内完成,所以了解系统的动态特性尤为重要。AMESim 是法国IMAGINE SA 公司所开发的软件平台,包含了很多适合于仿真动态特性的液压模块,而且在AMESim/ Demo 中提供了典型的轮缸模型,其他液压单元均由单一模块即可实现其功能。搭建模型时需按照如下步骤进行:;二、主要模块数学模型的建立; 此模型中考虑了流量系数的非恒定性,当Δp 较小时,流量Q 基本与Δp 成正比,随着Δp的增大, 流量系数很快接近于Cq,max,流量Q 与 成正比。由于在ESP 液压控制单元中所用到的节流器均为薄壁圆孔(孔径约为0. 6mm),所以临界雷诺数λc 低,约为100;制动液的平均密度ρ 约为850kg/ m3, 平均动力黏度η 约为