基于AMESim的数字伺服步进液压缸建模与仿真

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1、2012年8月机床与液压Aug．2012第40卷第15期MACHINETO0L&HYDRAULICSVo1．40No．15DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2012．15．037基于AMESim的数字伺服步进液压缸建模与仿真宋飞，邢继峰，黄浩斌(1．海军工程大学船舶与动力工程学院，湖北武汉430033；2．海军92196部队，山东青岛266000)摘要：AMESim软件因其在液压／机械系统建模仿真方面的突出优势，逐渐成为液压／机械系统建模仿真的主流软件。以某新型数字伺服步进液压缸为研究对象，利用AME

2、Sim建立该液压系统的整体仿真模型，研究系统的动态特性以及各元件间的相互影响，为该型液压缸的工程实践提供指导，为系统进一步优化提供理论依据。关键词：数字伺服步进液压缸；建模仿真；动态特性中图分类号：TH137文献标识码：A文章编号：1001—3881(2012)15—133—4ModelingandSimulationofDigitalServoSteppingHydraulicCylinderBasedonAMEsimSONGFei．XINGJifeng。HUANGHaobin(1．CollegeofNavalArchit

3、ectureandMarinePower，NavalUniversityofEngineering，WuhanHubei430033，China；2．92196PLANavy，QingdaoShandong266000，China)Abstract：Withtheoutstandingadvantagesinmodelingandsimulationofthehydraulic／mechanicalsystem，AMESimisbecom—ingthemostpopularsoftwareformodelingandsimu

4、lationofthehydraulic／mechanicalsystem．Takinganewdigitalservosteppinghy—drauliccylinderasthestudyobject，thesimulationmodelofthehydraulicsystemWasbuiltusingAMESimtostudythedynamicproper—tiesandtheinteractionamongthecomponentsofthesystem．Theresearchresultsprovideguida

5、ncesforengineeringpracticesandtheo—reticalbasisforfurtheroptimizationofthehydrauliccylinder．Keywords：Digitalsenrosteppinghydrauliccylinder；Modelingandsimulation；Dynamicproperties数字伺服步进液压缸(简称数字缸)是由步进1数字伺服步进液压缸工作原理电机、液压滑阀、伺服液压缸和机械反馈机构等构成数字缸工作原理如图2所示，结合结构原理图的增量式数字控制机液

6、伺服机构，其结构原理示意图1，其工作原理可以简述为·在微机或可编程控制器如图1所示⋯。数字伺服步进液压系统可直接用数字(PLC)发出的正向脉冲序列作用下，细分驱动器驱脉冲信号进行控制，具有油液精度要求低、结构简动步进电机旋转，步进电机又带动阀芯旋转。在阀芯单、精度较高、无需外加传感器、工作可靠、维护简左端螺杆螺母副的作用下，阀芯轴向左移，阀口打单和性价比高等优点。开，压力油进入无杆腔一侧，活塞外伸；与此同时，该型数字步进液压缸本质上属于机液伺服系统，与活塞连成一体的反馈螺母也一同运动，在滚珠丝杠因此具有机液伺服系统的一般特性

7、。由机械反馈形成反馈机构的作用下，反馈丝杆旋转，进而带动与其连的内部位置闭环(甚至速度闭环)增益是固定的，接的螺母旋转，再通过螺杆螺母副的作用推动阀芯轴故无法通过在线动态调整闭环增益来调整系统的性向右移，实现直接位置负反馈，阀口逐渐关小，直至能。因此，这对数字缸的机械结构设计提出了更高的关闭。当输入连续正向脉冲信号时，步进电机连续旋要求，运用模型对实际系统进行优化设计是必要的。转，活塞杆随之外伸；反之，输人反向脉冲信号，步活塞杆滚珠丝杠螺杆螺母副滑阀进电机反转，活塞反向内缩。I～⋯⋯一]图2数字液压缸工作原理方块图可以看出，

8、数字伺服步进液压缸具有内部位置(和速度)闭环反馈，油缸的运动方向由步进电机的图1数字伺服步进液压缸结构原理图转动方向控制，油缸的运动速度和位移与步进电机的收稿日期：2011—07—10作者简介：宋飞(1988一)，男，硕士研究生，主要研究方向为液压系统仿真建模与控制。E—mail~song