２．１

同步液压系统

ＡＭＥｓｉｍ

仿真模型

ＡＭＥｓｉｍ

是 新 型 的 基 于 图 形 化 的 工 程 仿 真 软

件

， 其中的液压仿真软件包包含了大量常用的液压

元件

， 液压源和液压管路， 建模过程简单。强大的后

处理功能为液压系统的动态分析提供了支持

， 并且

带有和控制仿真软件

ｓｉｍｕｌｉｎｋ

的接口

， 便于和控制

软件实现联合仿真。

由同步控制原理图

， 利用

ＡＭＥｓｉｍ

软件建立同

步液压系统简化的仿真原理模型如图

４

所示

： 液压

源

１

取恒压输入模型

ＰＳ００－ １

， 作为执行机构的液压

缸

３

选用系统模型

ＨＪ０１０

。为了便于对系统进行分

析

， 对液压缸的负载环节进行简化， 外加负载由 一

个线性信号 源

６

和 一 个 信 号

－

力 的 转 换 器

５

组 成

，

分 别 采 用 模 型

ＵＤ００

和 模 型

ＦＯＲＣ

， 并 通 过 调 整

ＵＤ００

的 参 数 大 小 来 调 整 外 加 负 载 的 大 小 。 由 于

ＡＭＥｓｉｍ

软件没有提供比例调速阀

２

的模型

， 故利

用

ＨＣＤ（

液压组件设计模块

）

建立组建其模型

， 如图

４

右侧所示。

图

４

同步液压系统

ＡＭＥｓｉｍ

仿真模型

系统工作时

， 液压油经过两个比例调速阀进入

两条并联的液压回路中

， 液压缸的顶端装有速度传

感器

４

， 实际速度信号和预设的参考速度信号作比

较后将误差值输入控制模块

７

， 经单神经元

ＰＩＤ

控

制模块处理后输出控制信号控制比例调速阀

， 从而

实现对液压缸的运动控制

， 实现同步要求。

２．２

同步液压系统

Ｓｉｍｕｌｉｎｋ

控制模型

在

Ｓｉｍｕｌｉｎｋ

中构建单神 经 元

ＰＩＤ

控 制 模 块

７

，

然后利用

ＡＭＥｓｉｍ

与

Ｓｉｍｕｌｉｎｋ

的软件接口

， 实现控

制模型与

ＡＭＥｓｉｍ

液压系统模型的联合仿真

， 得到

系统的总体模型如图

５

所示。

取 液 压 缸 的 缸 径

!＝４０ｍｍ

， 活 塞 杆 的直 径

Ｄ＝

２２ｍｍ

， 活塞杆的最大行程为

１ｍ

， 恒压泵压力

ｐ＝

６０ｂａｒ

。仿真时选取两个液压缸的负载相差

５００Ｎ

， 参

考输入信号都为单位阶跃信号

， 由于负载不同所产

生 的 两 个 不 同 的 速 度 信 号 分 别 和 参 考 输 入 信 号 作

比较

， 再经过单神经元

ＰＩＤ

控制模块运算产生控制

信 号

， 减小两个液压缸的速度与参 考 速 度 信 号 之

差

， 直至达到稳定的同步速度。

２．３

仿真结果

图

６（ａ）（ｂ）

是 仿 真 的 结 果

， （

ａ

） 为 两 个 负 载 相 差

５００Ｎ

时

， 未采用神经元

ＰＩＤ

控制方法时

， 两个液压

缸 的 速 度 曲 线 图

， 图中可以看出， 两个液压缸的 速

度之差为

１．２

左右。

（ｂ）

为两个液压缸在负载相差

５００Ｎ

时

， 采用了神经元

ＰＩＤ

控制方法时的速度曲线

图。由图中可以看出

， 两个液压缸只需要大约

０．２５ｓ

的调整时间就能达到稳定状态

， 两个液压缸稳定运

行后

， 速度之差仅约为

０．２０２ｍｍ／ｓ

， 大大提高了系统

的精度

， 满足了系统设计的要求。

图

５

同步液压系统联合仿真模型

图

６

（

ｂ

） 仿真结果

图

６

（

ａ

） 仿真结果

２００８

年

９

月

７

祁帅等

： 双缸同步液压系统单神经元

ＰＩＤ

控制仿真研究

ｖ（

ｍ

／ｓ

）

ｖ（

ｍ

／ｓ

）