AMESim仿真技术在船舶推进系统中的应用研究_周晓洁
基于AMESim的火箭推进剂加注系统仿真研究
１ ｔ ｎ ｒ ｓ ｌ ｉ ｄ ｃ ｔ ｓ ｔ ａ ｈ ｙ ａ ｃ ｂ ｈ ｖ ｏ ｆｆ ｌ ｇ ｓ ｓ ｅ ｕ ｄ ｒｎ ｒ ａ ｏ ｄ ｔ ｎ ａ ｄ ｔ ａ ｎ ａ ｉ ｅ ｕ ｔ ｎ ｉａ ｅ ｈ ｔ ｔ ｅ ｄ ｎ ｍｉ ｅ ａ ｉ ｒ ｏ ｉ ｉ ｙ ｔ ｍ ｎ ｅ ｏ ｍ ｌ ｎ ｉｉ ｎ ｈ ｔｕ — ｏ ｌｎ ｃ ｏ
Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ｓ ｒ ｃ ｅ ｒ ｐｅｌ ｎｔｆｌｉ ｙ ｔ ｍ ；ｍｏ ｄ ｏ ｋ ｔｐ ｏ ｌａ ｉｌｎｇ ｓ ｓ ｅ ｄｕｌｒｚ ｄ ｍｏｄ ｌｎ ａ ｉｅ ｅ ｉ ｇ；ａ ａ ａ ｅ ｏ ｅ ｉ ｇ ｅ ｖｉｏ ｄ ｖ ｎｃ ｄ ｍ ｄ ｌｎ ｎ ｒ ｎ—
Ｊ ＡＮＧ ｎ ｈ ｎ， ＬＩ Ｗ ｅｄ ｎ Ｈ ｏＵ ａ ｂ Ｉ Ｙｕ ｃ ｕ Ｕ ｉ ｏ ｇ， Ｘｉｏ ｏ
（ ｉ ｉ ｕ ｎ Ｓ ｔ ｌｉｅ Ｌａ ｃ ｎ ｅ ，Ｔａ ｙ ａ ｈａ ｉ ３ ０ ７，Ｃｈ ｎ ） Ｃｈ ｎａ Ｔａｙ ａ ａ ｅｌｔ ｕｎ ｈ Ｃｅ ｔ ｒ ｉ ｕ ｎ Ｓ ｎｘ ０ ２ ０ ｉａ
姜 云 春 ， 刘 卫 东 ， 侯 晓 波
（ 国 太原 卫 星 发 射 中 心 ， 西 太 原 ０ ０ ２ ） 中 山 ３ ０ ７
摘
要 基于模 块 化建模 思想和 ＡＭＥ ｉ 仿 真平 台， 立 了火 箭推进 剂 加 Ｓｍ 建
注 系统 的仿 真模 型 。针 对泵 气蚀 故 障开 展 了仿 真研 究。 结果 表 明 ， 型能 有 效反 映 模
基于AMESim的船用电控柴油机燃油系统建模与仿真
３ 燃油系统参数优化匹配方案
某 船 用 柴 油 机 在 电 控 化 改 造 之 初 ,燃 油 系 统 设 定 的 基 本 参 数 为 :柱 塞 直 径１３mm,高 压 油 管 长 度９００ mm,高压油管直径２．０ mm,凸轮型线速度０．４３ mm/(°),喷孔直径０．２６ mm．此原机参数在 油 泵 实 验 台 上得到的嘴端喷油压力为７６．８ MPa,此压力远远未达到电控喷油泵１０５~１３０ MPa的技术要求,并且喷
根据４１９０型船用柴油机的原型机运 行 参 数 和 燃 油 系 统 相 关 结 构 参 数,结 合 仿 真 模 块 的 数 学 模 型, 在 AMESim 中的 parametermode模式下设置电控单体喷油泵的初始参数主要如表１所示．
表１ 电控单体喷油泵相关参数
Tab．１ Relatedparametersofelectronicunitinjectionpump
第 ３８ 卷 第 ６ 期 ２０２０ 年 １２ 月
泉州师范学院学报 JournalofQuanzhouNormalUniversity
Vol．３８No．６ Dec．２０２０
基于 AMESim 的船用电控柴油机 燃油系统建模与仿真
杨柏枫,张国煌,许峻康,张迈,张前程
(泉州师范学院 航海学院,福建 泉州 ３６２０００)
选取对燃油喷射性能影响较大的几 个 参 数 作 为 仿 真 因 素,同 时 考 虑 到 各 因 素 对 喷 射 性 能 的 影 响 不
是 孤 立 的 存 在 交 互 作 用 ．所 以 每 个 参 数 因 素 选 取 一 个 水 平 变 化 范 围 ,安 排 两 组 交 互 作 用 项 ,采 用 一 次 回 归 正 交 试 验 设 计 安 排 仿 真 试 验 ,将 嘴 端 喷 油 压 力 作 为 评 价 指 标 ,对 各 参 数 因 素 进 行 优 化 得 到 最 佳 的 喷 射 性
基于AMESim下盾构机液压推进系统的联合仿真研究
基于AMESim下盾构机液压推进系统的联合仿真研究摘要：为分析盾构掘进机液压推进系统的工作原理，确保掘进施工的精确控制。
本文基于AMESim专业建模软件建立了盾构机液压推进系统的实体模型，并利用联合仿真方式，研究了系统的动态性能及控制方案的适宜性，并探讨了基于非线性PID控制技术实现系统工况的跟踪控制效果，以确保更高的系统控制精度。
结果表明：盾构机液压推进系统采用液压与流量复合控制的方式，在仿真过程中其推进压力和推进速度均只在初期有小范围的波动，能充分满足盾构施工的使用要求；液压缸推进压力的控制调节中，非线性PID控制相比常规PID控制，系统的控制精度更高。
关键词：AMESim；盾构机；液压掘进；压力流量；非线性PID控制前言作为盾构掘进姿态控制系统中的执行机构,液压推进系统是实现盾构转向、纠偏和姿态调整的主要机构[1]。
正确控制推进系统液压缸的动作,使刀盘和刀架能精确进刀和对刀,是保证盾构沿着设计轴线准确掘进的关键。
但在实际施工中,由于地质条件的复杂性和施工过程中诸多不可预见因素的作用,常出现盾构掘进机偏离设计轴线的情况,而且盾构有时需要转弯或曲线行进,这些都要靠合理调整液压推进系统各分区液压缸的压力和流量来实现。
通过对盾构掘进机液压推进系统的分析、建模,研究其动态性能,可以有效保证掘进工程的施工精度。
为此，本文利用AMESim和MATLABA联合仿真的方法，对盾构掘进机液压推进系统进行建模仿真，研究了系统的动态性能及控制方案的适宜性，并探讨了基于非线性PID控制技术实现系统工况的跟踪控制效果，以保证更高的系统控制精度。
1 液压推进系统结构设计及工作原理1.1 系统结构设计液压推进系统中液压缸的数量及工作压力，主要由盾构掘进机直径和施工负载条件所决定。
本文以某国产改进设计的中型盾构掘进机为例进行分析，其盾构直径为6.34m，系统中共有22个液压缸，并分为了上、下、左、右四个区进行分区控制。
液压缸分区布置的目的，主要是有利于提高控制精度，通过对液压缸分区控制，各分区的液压缸的动作一致，能方便实现盾构转向控制和姿态调整控制，且编组分为四个工作区后，也便于各类参数的控制与计算，有利于控制掘进施工过程中的速度与方向，实现了控制精度的提升[2]。
基于AMESim的船舶推进系统建模与仿真研究
活塞上的作用力； β为连杆摆角， β = arcsin (λ sinϕ ) ； D 为气缸直径；r 为曲柄长度； M m 为柴油机的摩
擦扭矩。 柴油机仿真模型使用 AMESim 传动库，信号库，机械库及 IFP 库中的元件构建。由于本文侧重于整个
推进系统运行特性的仿真研究，故仅考虑柴油机的外部输出特性，不对其内部结构及详细的工作过程进行 建模。使用信号库中的 PID 等元件构建调速器模型，传动库中的曲轴连杆活塞元件构建柴油机模型，将柴 油机示功图曲线存入 AMESim ASCⅡ文件中，通过信号控制库中的 ASCⅡ文件函数元件，将其作为函数发生 器用以计算柴油机指示压力，用 IFP 库中的平均有效压力传感器元件测量柴油机平均有效压力，机械库中 的旋转速度传感器元件测量输出轴角速度，进而计算柴油机功率。构建出的柴油机仿真模型如图 2 所示， 柴油机模型的输出端口 A 与多功能齿轮箱的输入端口相连接。
旋桨数学模型进行搭建。机械库中的质量元件用于仿真船体，速度，位移传感器分别用来测量船舶的速度
及航行距离。而船舶阻力则通过将阻力与航速的关系曲线存入 AMESim ASCⅡ文件中，作为函数发生器将阻
力输出给船体。信号库中的分段线性信号源元件用来设定目标航速对应的螺距（%）。所构建的双桨，船体
模型如图 5 所示，其中端口 A,B 分别与两齿轮箱输出端 C 相连 。
∑ M e = M i − M m
（1） （2）
式中， Mi 为柴油机一缸的扭矩（ N ⋅ m ）；
Mi
=
F
⋅
r
⋅
sin (ϕ + β
cosϕ
)
=
( pz
−
p0 )
⋅
π
D2 4
仿真软件AMESim应用研究
仿真软件A MESm i 应用研究李 吉,李华聪(西北工业大学动力与能源学院,陕西西安710072)摘 要:A MESi m 软件是由法国I M A G I NE 公司推出一种用于机械液压系统建模与仿真的软件,近年来才开始在我国机械液压行业中应用,在航空发动机领域的应用还不多见。
该文首先对A MES i m 软件进行了介绍。
然后用燃油调节器中的一个元件为例,说明了A MESi m 软件在航空发动机燃油系统研究中具有应用潜力。
关键词:建模;仿真软件;航空发动机;燃油系统中图分类号:TP 391.9 文献标识码:A 文章编号:1671O 654X(2006)01O 0056O 03引言仿真技术是以控制论、系统论、相似原理和信息技术为基础,以计算机和专用的硬件设备为工具,借助系统模型对实际或设想的系统进行动态试验研究的一门技术。
航空仿真技术是重要的航空试验之一,在预研和型号研制中具有重要的作用。
A MESi m 软件于1995年由法国I M AG I N E 公司推出,是一种用于机械液压系统建模与仿真的软件,近年来才开始在我国机械液压行业中应用,该软件以完全图形化界面和积分算法自动选择为主要特色,目前在航空发动机燃油系统等研究领域也开始得到应用。
1 A MESi m 软件的建模与仿真特点A MESi m 软件采用的建模方法类似于功率键合图法[1][2],但要比功率键合图法更先进一些。
相似之处在于二者都采用图形方式来描述系统中各元件的相互关系,能够反映元件间的负载效应及系统中功率流动情况,元件间均可双向传递数据,规定的变量一般都是具有物理意义的变量,都遵从因果关系。
不同之处在于A MESi m 更能直观的反映系统的工作原理,用A MESi m 建立的系统模型与系统工作原理图几乎一样,而且对元件之间传递的数据个数没有限制,可以对更多参数进行研究。
A MESi m 仿真软件与其它仿真软件的最大区别在于可以在仿真过程中监视方程特性的改变并自动变换积分算法以获得最佳结果。
基于AMESim的船用甲板起重机变幅液压系统仿真研究
３ 控 制信 号 ）
在 仿 真 模 型 中 ，以 主 副 液 压
入 各 刚体 的坐 标 信 息 及 各 连 接 点 的 坐 标 信 息 ，根
据 该 船用 甲板 起重 机 的设计 图 ，在 Ｕ Ｇ软件 中建 立
缸 的伸 缩 量 为 电 比例 阀 的控 制 信 号 。根 据 变 幅机 构 的设 计 参 数 知 ，主副 变 幅 机 构 的 变 幅 时 间均 为 １０Ｓ ２ ，其 中启 动 时 间和 制 动 时 间均 为 ２Ｓ ，得 到 ３ 种 典 型 工 况 下 电 比例 阀 的 输 入 信 号 如 图 ３～５所
一
２ 变幅机构 机电液一体 化仿真建模
根 据船 用 甲板 起 重 机 的 起 重 特 性 曲 线 ，对 以
《 起重运输机械》 ２ １ （ ） ０ ２ ７
６ 一 ４
卜３ 种典型工况进行仿真分析 。 １ １０ ｔ 况 起 吊 １０ ｔ ，主 臂 架 位 于 ） ０ 工 ０ 时
ｆ ｃｕ ｔ ｎ ａ ｄ ｓ ｅ ｄ ｓ ｏｈ ｅ ｓｏ ｅ ｌｆ ｎ ｙ ｒｕ ｉ ｙ ｉｄ ｒａ ｅ ａ ａｙ ｅ ｎ ｈ ｘ ｍｕ ｈ ｓ ｆｈ ｄ ａ ｌ ｙｉ — ｌ ｔ ａｉ ｎ ｐ ｅ ｍｏ ｔ ｎ ｓ ｆｔ ｕ ｇ ｈ ｄ ａ ｌ ｃ ｌ ｅ ｒ ｎ ｌｚ ｄ ａ ｄ ｔｅ ｍａ ｉ ｍ ｔ ｒ ｔｏ ｙ ｒｕ ｉ ｃ ｌ ｕ ｏ ｈ ｉ ｃ ｎ ｕ ｃ ｎ
Ａ Ｓｍ所 含液 压 系统 的模 型库 中集成 了大 多 ＭＥ ｉ
拉 动 主 臂 架 变 幅 ，实 现 工 作 幅 度 由 ５ ｍ 变 幅 到
２ 。 ７ｍ
数标 准 液 压 元 件 的仿 真 子 模 型 ，最 大 程 度 地 避 免
了仿 真 者 自行 设 计 数 学 模 型 ，最 大 程 度 地 避 免 了 仿 真者 自行 设 计 数 学 模 型 。对 于 图 １所 示 的 液 压
基于AMESim的高压共轨喷油器仿真研究现状分析与展望
Internal Combustion Engine&Parts0引言随着科技的不断发展，人们对于柴油机提出了更高的要求，旨在提升柴油机的动力性、经济性、环保性,以适应目前经济社会的发展要求。
共轨式喷油系统是建立在直喷技术、预喷射技术和电子控制技术基础之上的一种新型供油系统。
高的喷射压力不仅可以使燃料与空气充分混合，而且燃烧也更彻底，燃料电控喷射可以实现喷油规律的柔性控制，能有效降低柴油机的噪声，油耗以及有害气体排放。
1AMESim软件介绍AMESim最初是法国IMAGINE公司于1995年推出的系统建模、仿真及动力学分析软件，在2007年被比利时LMS公司收购，并于2012年被西门子公司收购。
AMESim 软件是一款功能强大的系统仿真软件，它有着一套标准且优化应用库，如机械库、液压库、液压元件设计库、气动库、信号控制库、热库等，为设计人员提供了便捷的开发平台，实现了多学科交叉领域系统的数学建模和仿真分析。
由于注重于实际的物理系统，工程技术人员可以从复杂的数值仿真算法和繁琐的编程工作中被解放出来。
AMESim软件用图形的方式来描述系统中各设备间的联系，能够反映元件间的负载效应和系统中能量、功率的流动情况。
目前AMESim在汽车、船舶、航空航天等诸多领域已经得到了非常好的应用。
近年来，AMESim已被用在高压共轨喷油系统的仿真研究。
2研究现状与进展国内开展电控喷油器仿真研究已有一段时间，并取得了一定的进展。
在建立仿真模型时，需要对喷油器各部分进行划分，通常喷油器模型包括两部分，即电磁阀部分和喷油器的液力系统部分。
2.1电磁阀影响参数电磁阀部分的影响参数主要有衔铁残余气隙、控制阀杆升程、电磁阀预紧力、驱动电压。
哈尔滨工程大学马修真教授的研究表明：衔铁残余气隙（衔铁残余气隙是指电磁铁与衔铁吸合时，两者之间的最小距离）减小，会使喷油持续期增长，有利于电磁阀的开启[1]。
哈尔滨工程大学田丙奇博士的研究指出：控制阀杆升程的变化产生的影响与衔铁残余气隙相似，一方面增大控制阀杆升程即相当于增大了电磁铁与衔铁的距离，使电磁力减小。
仿真软件AMESim应用研究
作者简介:陈永峰(1981-),男,助理工程师,工学硕士.E 2mail:cyf1002@工程车辆AMESim 建模与转向性能仿真陈永峰1,陈杰荣2(1.煤炭科学研究总院太原研究院,山西太原 030006; 2.比亚迪股份有限公司,广东深圳 518115)摘要:通过对某工程车辆液压驱动系统工作原理的分析,利用仿真软件AMESim 建立了相应的液压模型,详细分析了液压原件的模型特性,对液压驱动系统模型在转向状态下进行了动态仿真,得出了工程车辆在转向过程中内外侧马达流量、工作压力以及内外侧驱动轮滚动阻力矩的变化关系.关键词:液压系统;AMESim;动态仿真;转向性能中图分类号:U 462;TD 4 文献标识码:A 文章编号:1672-5581(2008)04-0409-06AM ESim modeling and steering performance simulationfor construction vehiclesC H EN Yong 2f eng 1,CH EN Jie 2rong 2(1.Tai yuan Institute of C h in a Coal Research Insti tute,T aiyu an 030006,China;2.Build Yo ur Dreams Co.Ltd.,Shenzhen 518115,China)A bstract :By analyzing the working principles on the hydraulically 2driving system of a construction vehicle,the hydraulic model is established using a simulation software,i.e.AMESim TM .In details,the model features of hydraulic components are analyz ed.In addition,the dynamical simulation is conducted upon hydraulically 2driving system under steering condition.Eventually,the variations amongst inside and outside motor flows,working pressures and driving wheels .rolling resistance moments are detected.Key words :hydraulic system;AMESim;dynamic simulation;steering performance随着机电液一体化在现代设备中的应用,液压装置在工程车辆中的造价达到了20%~30%,有的甚至超过50%[1],因此在对液压系统进行设计和分析时,尤其是对液压元件的选型,没有必要对整车进行装配以及试运行来评价其优劣性,以免造成不必要的损失,而是采用计算机仿真技术来提前了解系统在运行时的各种特性,这样不仅可以缩短设计时间和提高系统稳定性,同时也提高了经济效益.某型工程车辆为全液压驱动系统,为了能够掌握车辆的转向性能,本文利用AMESim(advanced mod 2eling environment for performing simulation of engineering systems)液压机械系统建模、仿真及动力学分析软件,对液压驱动系统进行建模分析,研究其转向过程中系统参数的主要特性.图1 动力传递示意图Fig.1 Schema tic diagram of power tr ansmission1 工程车辆液压驱动系统原理工程车辆液压驱动系统的动力传递为分置式结构,即发动机带动主变量泵,经左右液压马达后传递至左右减速平衡箱,经减速后驱动左右轮使车辆行驶,具体动力传递路线如图1所示,具体液压驱动系统原理如图2所示.第6卷第4期2008年12月中 国 工 程 机 械 学 报CH INES E JOURNAL OF CO N S TRU CTION MACH INERY Vol.6No.4 Dec.2008图2 液压驱动系统原理Fig.2 P rinciples dr awing of hydr aulic driving system2 液压驱动系统模型的建立2.1 发动机模型的建立发动机作为车辆的心脏,其性能直接影响着车辆的动力性、经济性和排放污染等方面,所以发动机模型建立的优劣直接影响着仿真结果.2.1.1 发动机特性曲线对于工程车辆来说,反映发动机动力性和经济性最基本的特性曲线是发动机的速度特性,而外特性曲线是发动机的实用特性曲线,由于它反映了在实际运转条件下,发动机在某转速下所能达到的最大输出(有效)功率、转矩及其相应的比油耗,所以在建模过程中主要考虑发动机的外特性,图3~5依次为发动机外特性中的油耗曲线(油耗2转速)、转矩曲线(转矩2转速)、功率曲线(功率2转速).2.1.2 模型的建立发动机模型如图6所示:FX A1是1个循环子模型,它是根据ASCII 数据文件中定义的规则,输出输入的函数值.根据发动机的外特性参数,预先建立好1个发动机的扭矩2转速关系的ASCII 数据文件,PMV00是1个单位转换模型,它将1个量纲一的输入信号转换成旋转端的转速输出,可以将FXA1输出的量纲一信号转化为旋转信号;TT000是1个负载传感器,通常用在旋转负载和旋转轴之间,输出负载的值;RCON00是1个旋转节点子模型,它让2个或多个输出轴与1个输入轴相连.这四者的组合实现了发动机及分动箱的模拟.如图7所示,就可以实现发动机转速随扭矩变化的模拟(输入扭矩信号,输出转速信410 中 国 工 程 机 械 学 报第6卷号,输入输出信号都是量纲一的).2.2 其他元件模型的建立2.2.1 液压泵和液压马达[2]液压泵是理想的变量液压泵模型,它考虑了容积损失和机械损失.出口流速由轴转速、冲击损失、泵排量和入口压力共同确定.其容积效率和机械效率通过ASCII 文件用数组定义.由电比例控制液压泵,通过调节通过伺服控制阀的电流信号来控制变量泵的流量,使液压泵输出流量与输人电流成正比.液压马达的模型建立类似于液压泵.2.2.2 负载部分负载模型如图8所示,其中:RL01是1个简单的旋转负载动力学模型,它考虑了转动惯量、粘性摩擦、库仑摩擦和静摩擦.RN000是1个理想的齿轮减速器模型,它没有考虑机械效率.WT 000是1个角速度传图8 负载模型Fig.8 Model of load 感器,一般用于旋转负荷和旋转轴之间.SSINK 是1个单独的信号端口.FR1R000是1个旋转摩擦负载产生器.摩擦力仅库仑摩擦力,没有考虑转动惯量.UD00是1个信号发生器,可以在不同阶段加载不同信号.2.3 液压驱动系统模型的建立在AMESim 环境下,利用Sketch 模式并调用系统提供的液压库、机械库和信号库建立如图9所示的液压驱动系统仿真模型图.图9仿真模型基本按照其液压驱动系统来建立,液压驱动系统主要参数如表1所示.411 第4期陈永峰,等:工程车辆AMESi m 建模与转向性能仿真图9 工程车辆液压驱动系统仿真模型Fig.9 Dynamics simulation model of the engineer ing vehicle for dr iving system表1 工程车辆液压驱动系统仿真参数Ta b.1 Dynamics simula tion par ameter s of the engineer ing vehicle for driving system 参数数值参数数值发动机额定转速/(r #min -1)2300补油压力/kPa 3分动箱传动比0.97减速平衡箱传动比33.7泵最大排量/(ml #r -1)125车轮半径/m 0.628马达最大排量/(ml #r -1)160车辆总质量/kg 15600溢流阀调定压力/kPa 40补油泵排量/(ml #r -1)20其他未注参数采用软件默认值3 模型参数特性分析3.1 液压马达负载参数[3,4]在该系统中,其液压马达负载参数是所有参数中最复杂的,也是最难确定的,除了液压元件的转动惯量、阻尼系数之外,减速平衡箱和机器自身质量折算到马达驱动轴上的转动惯量、阻尼系数也对液压系统产生很大的影响.按图10所示的传递路线,液压马达实际负载的等效模型如图11所示.在图10和图11中,H m 为马达轴的角速度;B m 为马达轴的粘性阻尼系数;J m 为马达轴转动惯量;K s1为轴1(液压马达轴)的刚度;HL 为负载轴的角速度;B L 为负载粘性阻尼系数;J L 为负载的转动惯量;K s2为轴2(负载轴)的刚度;K se 为轴1和轴2对轴1系统的等效刚度,1K se =1K s1+n 2K s2;T 1液压马达作用在轴1上的力矩;B e 为B L 折算到轴1上的粘性阻尼系数;H 1为轴1的转角;J e 为J L 折算到轴1上的等效惯量.412 中 国 工 程 机 械 学 报第6卷3.1.1 负载扭矩为了仿真方便,在分析研究时假设车辆在直线行驶时负载均布在2个驱动边,所以需要计算单边液压驱动回路的驱动力F ks ,因此根据参考文献[5]分析,取整车行驶阻力的50%作为单边驱动的行驶阻力,即单边切线牵引力F ks 为F ks =0.5E F =0.5F k (1)式中:F 为整车行驶阻力;F k 为驱动轮滚动阻力.M k =F ks r k =0.5F k r k(2)式中:M k 为驱动轮驱动力矩;r k 为驱动轮的动力半径.设减速机构部分传动效率为G M ,马达驱动力矩为T 1,则有关系式:T 1n m G M =M k n L(3)式中:n m 为马达转速;n L 为驱动轮转速.故T 1=M k n L n m G M =M k i G M (4)式中:i 为减速传动比.3.1.2 转动惯量和粘性阻尼系数假设减速机构中齿轮系是理想的,即齿轮是绝对刚性的,齿轮的惯量和游隙为零.根据能量守恒原理有12J m X 2m +12J L X 2L =12J c m X 2m (5)X m =i X L(6)式中:X m 为马达轴的角速度;X L 为荷载轴的角速度.由式(5)和式(6)化简得J c m =J m +J L /i 2(7)机器本身折算到液压马达轴的转动惯量J e [6]为J e =mt 24P 2i 2=7800kg @(3.944m)24P 2@33.72=2.71kg #m 2式中:m 为车辆整机质量的一半,m =15.6kg @10002=7800kg;t 为车轮每转机器前进的路程,t =2P r k =2@3.14@0.628m=3.944m;查阅有关液压元件样本知J m =0.0253kg #m 2,故J c m =J m +J L /i 2=0.0253kg #m 2+ 2.71kg #m 2= 2.7353kg #m 2这样,便得到了马达和负载惯量折算到马达输出轴上的等效转动惯量.同理,可以求得马达和负载折算到马达输出轴上的等效粘性阻尼系数为B c m =B m +B L /i 2(8)由于B m 和B L 都比较小,这样B L /i 2就可忽略不计,取B c m =0.01N #m #(r #min -1)-1.3.1.3 扭转弹簧刚度假设减速机构的齿轮和齿轮轴为绝对刚度.因此,马达和负载转化至马达轴上的扭转弹簧刚度可以忽略.3.2 冲洗阀参数由参考文献[7]知,冲洗油量为系统总流量的2%~3%,由于系统的总流量Q =125ml #r -1@2300r #min -1=287.5L #min -1,取冲洗油量为Q c =287.5L #min -1@3%=8.625L #min -1.4 车辆转向性能仿真仿真条件:仿真模型为所建立的整车驱动系统模型,仿真路面为沥青路面,仿真车速为车辆在Ò档工413 第4期陈永峰,等:工程车辆AMESi m 建模与转向性能仿真况下.仿真结果见图12.图12 转向特性仿真曲线Fig.12 Simulation cur ve of steer ing wor k5 结论通过运用AMESim 软件对某工程车辆液压驱动系统进行仿真,可以得出以下结论:(1)车辆在转向过程中,外侧马达的流量随着马达转速的增大而增大,内侧马达的流量随着马达转速的减小而减小.(2)车辆在转向过程中,内外侧马达的工作压力始终相等,并且都没有发生改变.(3)车辆在转向过程中,内侧轮滚动阻力矩增大,外侧轮滚动阻力减小.参考文献:[1] 黄宏甲,黄谊,黄积伟.液压与气压传动[M].北京:机械工业出版社,2000.HUANG Hongjia,HUANG Yi,HUANG Jiwei.Hydraulic and pneumatic transmission[M].Beijing:China M achine Press,2000.[2] IMAGINE S A.AM ESim pdf version 4.2[R].[s.l.]:IMAGINE S A,2004.[3] 顾海荣.160ph 全液压推土机行驶驱动系统匹配研究[D].西安:长安大学,2004.GU Hairong.Studies for the hydraulic driving s ystem matchi ng problem of 160ph hydrostatic bulldozer[D].Xi .an :Chang .an University,2004.[4] 焦生杰.沥青混凝土摊铺机液压驱动行驶与控制系统[D].西安:长安大学,2002.J IAO Shengjie.Hydraulic driving and control system for asphalt concrete paver [D].Xi .an:Chang .an Universi ty,2002.[5] 陈永峰.全液压平地机的动力匹配及牵引性能分析[J ].建筑机械,2007(2):91-96.CHEN Yongfeng.T he analysis of the driving performance and anti 2slippery principles for the full hydraulic grader[J].Construction Machin 2ery,2007(2):91-96.[6] 郑堤,唐可洪.机电一体化设计基础[M].北京:机械工业出版社,1997.ZH ENG Di,TANG Kehong.The design foundati on of mechanical &electrical i ntegration[M ].B eij ing:China Machine Press,1997.[7] 雷东波.全液压转向系统的静动态理论建模仿真研究[D].厦门:华侨大学,2006.LEI Dongbo.T he s tudies on static &dynamic theory modeli ng,simulation of full hydraulic power steering system [D].Xiamen:Huaqiao Uni 2versity,2006.414 中 国 工 程 机 械 学 报第6卷。
基于AMESim发动机冷却系统的参数匹配仿真分析
基于AMESim发动机冷却系统的参数匹配仿真分析张秉坤;赵津;马秀勤;郑明强【摘要】应用AMESim软件建立了某排量为1.5L的发动机冷却系统的一维仿真模型,利用该模型进行发动机冷却系统各工况点冷却性能的计算,分析了该冷却系统在不同工况下的冷却能力.研究发现,在高温长时间爬坡的工况下,发动机冷却系统的冷却能力难以满足散热要求,易引起发动机出现“开锅”现象.通过对冷却系统的零部件参数进行重新匹配,提出了对原有冷却系统中节温器、风扇的相关参数进行重新匹配的解决方案,并验证了该方案的有效性,研究结果为整车厂和配套厂对冷却系统零部件的选型和开发提供了参考.【期刊名称】《机械设计与制造》【年(卷),期】2016(000)012【总页数】4页(P190-193)【关键词】AMESim;冷却系统;仿真;参数匹配【作者】张秉坤;赵津;马秀勤;郑明强【作者单位】贵州大学机械工程学院,贵州贵阳550025;贵州大学机械工程学院,贵州贵阳550025;贵州大学机械工程学院,贵州贵阳550025;贵州大学机械工程学院,贵州贵阳550025【正文语种】中文【中图分类】TH16;U464.138随着人们对车用发动机在各方面提出越来越高的要求，在保证其动力性的同时又要实现环保和低能耗的要求，使发动机在各方面的优化研究得到越来越多的重视。
而冷却系统是车辆发动机的重要组成部分之一，因此对于发动机热管理优化提出了更高的要求[1]。
目前国内外学术界对汽车发动机冷却系统中单个零部件优化等方面进行了很多重要的研究，早在国外，文献[2]就发表了关于冷却系统中实现“精确冷却”的理念，精确冷却的核心是零部件的匹配精确性，通过水泵、水套等零部件的合理匹配来使发动机各种工况下都处于合适的温度点。
通过实验验证得到，采用精确冷却系统，汽车在运行时发动机暖机速度明显加快，同时降低了热量损失，冷却水泵的功率损耗也得到降低。
文献[3]自主设计了一套用于柴油机上的热管理程序，该系统的散热器能够对发动机温度和冷却温度完成优化和控制。
基于ADAMS和AMESim的舰艇某装置启闭建模及优化
网络出版地址：0引言随着高新技术武器系统的发展，不具备隐身性能的舰艇将易于遭受攻击。
由此，隐身性能已成为评价舰艇先进性的重要指标。
当前,存在的问题是：当舰艇某装置在采用液压系统进行驱动（完全开启）时，其盖板会与止挡板发生碰撞并产生较大冲击噪声，从而对舰艇隐身性能造成严重影响。
针对上述问题，周志才等［1］通过建立舰艇某装置启闭数学模型来研究其机械结构，并基于结构优化来降低该装置的启闭噪声。
但是，其缺陷基于ADAMS 和AMESim 软件的舰艇某装置启闭建模及优化赖浩凯1，楼京俊2，孙炯3，祝勇11中国人民解放军92962部队，广东广州5102002海军工程大学船舶振动噪声重点实验室，湖北武汉4300333海军工程大学科研部，湖北武汉430033摘要：采用液压系统驱动的舰艇某装置在完全开启时，其盖板会与止挡板发生碰撞，并产生较大噪声。
针对此问题，采用ADAMS 和AMESim 软件建立了该装置的参数化启闭模型，计算了其盖板在开启时与止挡板发生碰撞所受到的冲击加速度和冲击力，并与试验结果进行对比，验证了模型的准确性。
在此基础上，以实现开启时该舰艇装置所受到的冲击加速度和冲击力最小化为目标，对其液压系统进行了优化设计。
结果表明：该方法可明显降低该装置在开启时所受到的冲击加速度和冲击力。
关键词：启闭装置；建模；优化；冲击力；冲击加速度中图分类号：U664.83文献标志码：A文章编号：1673-3185（2014）03-105-04Simulation and Optimization of the Opening and Closing Device on Ships basedon ADAMS and AMESimLAI Haokai 1，LOU Jingjun 2，SUN Jiong 3，ZHU Yong 11The 92962th Unit of PLA ，Guangzhou 510200，China 2National Key Laboratory on Ship Vibration &Noise ，Naval University of Engineering ，Wuhan 430033,China3Office of Research and Development ，Naval University of Engineering ，Wuhan 430033，ChinaAbstract ：A hydraulic driven opening and closing device,when fully opened,would collide with ship strip⁃per backing and result in much noise,seriously affecting the ship 's overall stealth iness.Aiming at the prob⁃lem,a parameterized model of the device is established based on ADAMS and AMESim softwares,and its impact force and impact acceleration are also calculated and compared with the measured results for valida⁃tion.Then ，to minimize the impact force and impact acceleration of the opening device,an optimization scheme is proposed for the hydraulic system,and notable results are achieved.Key words ：opening and closing device ；optimization ；modeling ；impact force ；impact acceleration收稿日期：2013-05-22网络出版时间：作者简介：赖浩凯（1989-），男，硕士。
AMESim仿真技术及其在液压系统中的应用
AMESim仿真技术及其在液压系统中的应用AMESim仿真技术及其在液压系统中的应用随着科技的不断发展，仿真技术在工程领域中的应用越来越广泛。
AMESim仿真技术作为一种系统级仿真软件，能够模拟和分析多个物理领域的耦合系统，尤其在液压系统中得到广泛应用。
本文将从AMESim仿真技术的介绍、液压系统基础和模型构建，以及仿真在液压系统中的应用等方面进行探讨。
AMESim仿真技术是由法国LMS公司研发的一种多领域系统仿真软件。
它通过建立系统级的数学模型，能够模拟和分析多个物理领域的复杂耦合系统，包括液压、气动、电控、机械、热力等。
AMESim具有图形化建模界面，用户只需通过拖拉连接各个模块进行系统建模，无需编写复杂的代码。
同时，AMESim还具备快速仿真和优化的能力，能够极大地提高系统设计的效率和准确性。
液压系统是一种基于液体传动能量的技术，广泛应用于工业、航空、机械等领域。
了解液压系统的基础知识对于进行仿真建模至关重要。
液压系统主要由液压源、执行元件、控制元件和负载组成。
液压源产生压力油液，通过控制元件对压力油液进行调节，最终驱动执行元件完成工作。
液压系统具有反馈控制、大功率传动、快速响应和负载自适应等优势。
在液压系统中，液压元件的参数调节、控制策略的选择以及系统的优化等问题对系统的性能和效率有着重要影响。
在AMESim中进行液压系统建模时，首先需要确定系统的工作流程和参数。
通过拖拉连接不同的模块，可以对液压系统的压力、流量、温度等参数进行仿真分析。
同时，AMESim还可以加入控制算法，使系统具备自动调节功能。
在液压系统中，常见的仿真模型包括液压缸模型、泵模型、阀门模型等。
这些模型可以根据实际情况进行自定义和修改，以满足系统设计和性能优化的需求。
仿真在液压系统中的应用主要有以下几个方面：首先，仿真技术可以对液压系统的性能进行全面评估。
通过改变不同参数的数值和控制信号的输入，可以观察系统的响应和工作状态，并进行性能指标的计算和对比分析。
AMESimAPI在复杂物理系统仿真中的应用
仿 真软 件编 程 的实现 提供 了技术 支撑 。
收稿 日期 ：００ ｉ— ０ ２ １一 ０ ２ 作者简介 ： 张超（９ ２ ， ， １８一）男 助理工程 师 ． 主要研究方 向为船舶系统
设计 。
６
溢体钴动与 控副
２ １ 第１ ０年 期 １
（ ） 据 实 际物 理 系统 ， 择 仿 真元 件 模 型库 ， １根 选 通常情 况下 ，一个 物理 系统将 涵盖 多个仿 真元 件模
模 型模式操 作 、 代码 生成 、 参数模 式操 作 和运行 模式 操作 及后 处 理 ， 函数 功 能 囊括 了在 Ａ Ｓｍ 软件 其 ＭＥ ｉ 环境 中所进 行 的所 有 步骤操 作 ， ＥＳｉ ＡＰＩ 作 原 理 ｍ 工
３ 复杂 物 理 系统 仿 真 的 特 点
Ａ Ｓｍ Ａ Ｉ Ｃ ＋ 合 编 程 ，通 过 调 用 Ａ Ｓｍ ＭＥ ｉ Ｐ 和 ＋ 联 ＭＥ ｉ
种基 于键合 图的高级 系统建 模 、仿 真及 动态性 能
分 析软 件 。Ａ Ｓｍ 为用 户提 供 了一个 图形化 的时 ＭＥ ｉ 域仿 真建 模环 境 ，使用 已有模 型 和建立 新 的子模 型 元 件 ， 建优 化设计 所需 的实 际原 型 ， 便用 户建 立 构 方
型库 ； （ ） 照实 际物理 系统 的连接 和耦合 原理 ， ２按 将模
／ ｊ 襻 托Ａ１ 、 ｊ Ｐ 鳓 ＼ ＼ Ｍ ＩｔＰ “ Ａ Ｅ ｉ ｌ 缺寄参 ’／ ｎ （ Ａ 数 ：
１ ｜
张
（１ 中 国舰 船 研 究 设 计 中 心 、 湖北武汉
超
廖 金军
周 志杰 ’
湖北 武 汉 ４０７ ） ３０ ４
４ ０ ２ ； 、 中科 技 大 学 Ｆ Ｓ Ｏ气 动 技 术 中心 ３０６ ２ 华 ＥＴ
AMESim仿真技术及其在液压系统中的应用
AMESim仿真技术及其在液压系统中的应用余佑官，龚国芳，胡国良(浙江大学流体传动及控制国家重点实验室，浙江杭州 310027)摘要: AMESim是法国Imagine公司推出的基于键合图的液/机械系统建模、仿真及动力学分析软件，它以其强大的仿真和分析能力在各个领域得到了广泛的应用。
本文对AMESim软件及其基本特征做了介绍，并例举了它在液压系统中的应用。
关键词: AMESim，仿真，液压系统中图分类号:TH137 文献标识码：ASimulation technique of AMESim and its application in hydraulic systemYU You-guan, GONG Guo-fang，HU Guo-liang( State Key Laboratory of Fluid Power Transmission and Control, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China)Abstract: AMESim is a software of modeling, simulation and dynamic analysis of hydraulic and mechanical system based on bond graph, which is a production of Imagine corporation of France. It makes great progress with its powerful simulation and analysis. AMESim software and its basic characteristics are introduced in this paper, and its application in hydraulic system are also exemplified.Keywords: AMESim, Simulation, Hydraulic system1 前言随着科学技术、仿真理论及计算机的不断发展，仿真技术不断提高。
基于AMESim和MATLAB的盾构推进液压系统仿真[1]
![基于AMESim和MATLAB的盾构推进液压系统仿真[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/a416911514791711cc791702.png)
·119·
基于 AMESim和 MATLAB的盾构推进液压系统仿真3
杨扬 , 龚国芳 , 胡国良 , 杨华勇
(浙江大学流体传动及控制国家重点实验室 , 杭州 310027)
摘要 : 根据 AM ESim 和 MATLAB软件各自的特点 , 采用了 AM ESim 和 MATLAB联合仿真的方法对盾构推进液压系统进 行了仿真 , 并在控制仿真中采用了基于普通 P ID和模糊自整定 P ID的压力和速度复合比例控制 , 结果表明 : 系统稳态精度 较高 , 调节时间短 , 超调小 , 可以克服非线性时变特性的影响 。
2 仿真环境介绍 作为一个基于 MATLAB 的图形化 、交互式动态
仿真与建模的软件工作平台 , Simulink是系统仿真领 域中著名的仿真集成环境 , 它在众多领域得到了广泛
3 基金项目 : 十五国家 863项目 (2003AA420120)
·120·
《机床与液压 》20061No16
应用 。借助 MATLAB 强大的计算能力 , Simulink可有
视化研究 [ J ] 1制造技术与机床 , 2002 (9) 1 作者简介 : 周明贵 , 1954 年生 , 陕西科技大学 副 教 授 。主要从事机械设计 、机械 CAD /CAM 教学与研究工作 。 发表论文 20 余篇 , 出版著作 4 本 。电话 : 13809140318cn。
(下转第 68页 )
·68·
《机床与液压 》20061No16
切现象 , 或称 “穿帮 ”) , 造成了设计失效 , 通过弧 面凸轮可视化三维实体造型软件 , 在设计中早期发现 了这一现象 。
方案 3同样是由 2 ×45°= 90°获得的弧面凸轮三 维实体造型 , 如图 7所示 , 为了避免方案 2出现的过 切现象 , 将滚子直径 d = 14mm 改为 d = 6mm, 从三维 实体造型中可以看出 , 此方案没有出现过切现象 , 除 了滚子强度较弱外 , 凸轮脊部的强度也能满足使用要 求。
基于AMESim船舶风翼回转液压系统仿真分析_刘绪儒
基于AMESim 船舶风翼回转液压系统仿真分析刘绪儒,黄连忠,林煜翔,客振亚（大连海事大学轮机工程学院，辽宁大连116026）基金项目：国家高技术研究发展计划（863计划）课题：大型远洋船-风翼柴油机混合动力低碳控制技术（2012AA112702）收稿日期：2013-01-26作者简介：刘绪儒（1989-），男，山东菏泽人，硕士研究生，主要研究方向风帆回转液压系统特性研究。
摘要：根据功率键合图理论，建立船舶风翼液压回转系统数学模型，并利用高级仿真软件AMESim 对该液压回转系统进行了系统建模和仿真研究。
针对船舶在航行过程中，风翼回转时可能遇到的工况对液压系统进行加载，得到系统运行时帆位角随设定信号的变化规律，以及伺服阀和液压马达的动态特性，并通过改变液压系统的相关参数，对液压系统进行优化，提高船舶风翼回转液压系统的安全性和稳定性。
关键词：风翼；伺服阀；动态特性；仿真研究中图分类号：TH137.1，U664.31文献标识码：A文章编号：1008-0813（2013）04-0030-05Analysis of Wing-Sail Hydraulic Slewing System Based on AMESimLIUXu-ru ，HUANGLian-zhong ，LINYu-xiang ，KEZhen-ya（Dalian Maritime University Marine Engineering school ，Dalian 116026，China ）引言在世界航运界，由于燃油价格的上涨，航运公司营运成本在不断增加。
风能以其清洁、可再生、分布广泛和能量丰富的特点得到世界各国航运公司的青睐。
从上世界七十年代起，世界对风翼助航技术的研究逐渐增加，并且已经相继有几艘风翼助航船舶下水，但是研究大部分集中在翼型设计和控制系统的开发上，对于风翼回转液压系统的研究至今较少，研究该液压系统对提高风翼在船舶上的应用具有重要的意义。
基于AMESim的船用油动机仿真研究
万
晨 等 ： 于 Ａ Ｓｍ 的 船 用 油 动 机仿 真研 究 基 ＭＥ ｉ
３ ７
效 替换节 流 阀 ，在 不影 响 系统性 能 的前 提下 可 以提
高仿 真效 率 。 参 数设 置 ： 向阀最 大 流量 系 数 Ｃ ０７ 最小 开 单 ＝ ．，
口量 ｄ ０３ ｍ， ＝ ．ｍ 惯性 质量 眠 ＝ ．２ ｇ ００ ２ｋ 。
收稿 日期 ：０ ９ ０ — ０ ２０—７３
考 虑 到 Ａ Ｓｍ液 压 库 中没 有 匹 配 的换 向 阀 ＭＥ ｉ
以及液压缸模型过于简单 ，无法达到系统需求性能
指标， 故采 用软 件 自带 机械库 和 Ｈ Ｄ库 中基本构 造 Ｃ 模块 联合 建模 ， 系统模 型如 图 ２所示 。
作者简介： 万晨（９ ４ ）男 ， １８ 一 ， 研究生
为几个运行 工况 ， 别对应 于油动机 不 同的行程 ， 分 这
使 船 用 油 动机 控 制 特性 与 其 他 浦 动机 有 一 定 的不 同 。本 文依 据 船 用 油动 机 结 构 和 作 原 理 ，利用 Ａ Ｓｍ软 件对其 进行建 模仿 真 ，仿 真结 果证 实建 ＭＥ ｉ 模 的正确性 ，为船用 油动机 的结构设 计和参 数优化 提供 了一种仿真 手段 。
关 键 词 ： ＭＥ ｉ 油 动机 ； 真 Ａ Ｓｍ； 仿
中图 分 类号 ：Ｈ１７ Ｔ ３ 文 献标 识 码 ： Ａ 文 章编 号 ：１７ — ９ ４（０ ０Ｏ 一 ０ ６ ０ ３ ６ ２ ８０ ２ １ ）ｌ０ ３ —０
引 言
船用汽 轮循环泵 的作用 是 向主汽轮机组 的冷凝
器 、主滑油冷却器 、污冷凝水柜等设备提供冷却海 水 ，而油动机 则是作 为驱动循 环泵用 汽轮机 调节 阀 门的执行 机构 ，在汽轮循 环泵 系统 中具有极其 重要 的作用 。船用 汽轮循环泵 依据船 舶运行 的特殊性 分
基于AMESim液压软管总成脉冲试验仿真
２９
基 于 ＡＭＥＳｉｍ 液 压 软 管 总成 脉 冲试 验 仿 真
赵 键 金 侠 杰 吕 垠 赵 玉 春
（上海大学 机 电工程 与 自动化学院 ，上海 ２０００７２）
摘 要 ：运用 ＡＭＥＳｉｍ软件 ，对 液压元件及 系统 液压原理 图进行仿真 ，针对系统 内各个元 件不 同参数 ：蓄能器的容 量及 预充气 压力 、主泵 的排
在 脉 冲试 验 中脉 冲波 形 的重要 评价 标准 就是 其 升 压 率 ，升 压 率 需 在 符 合 标 准 的 范 围 内。 运 用 ＡＭＥＳｉｍ软 件进 行 仿 真 ，通 过 改 变 系 统 内各 个元 件 不 同参数 ，如 ：被测 软 管数量 、蓄能器 容量 、预 充气 压 力 、主泵 排量 、增压 缸 的增 压 比 ，对 比观 察 这 些 参 数 对脉 冲波形上 升 时 问的影 响 。 １ 试验 系统 原理 简 介及仿 真 搭建
收 稿 日期 ：２０１８—０４—０３
３０
《计量 与测试 技术》２０１８年 第４５卷 第５期
连接 补油 泵油 路 。被测 软管 一端 安装 在 固定 的 阀块 上 ，另 一端 安装 在 可 移 动 的 阀块 上 。固定 阀块 上 安 装 有 压力传 感 器 ，温度传 感器 ，用 于检 测被 测软 管 内 的实 时压 力 ，实 时温度 。
量 、增压缸的增压比 ，对试 验脉冲波形上升时间 、升压率 的影 响进行 了详细 的对 比研究 。从合理有效 ，节 能环保 ，提 高试 验系统寿命 的角度 ，探
讨 总结了提高脉冲波形升压率的方 法。
关键词 ：ＡＭＥＳｉｍ；脉冲 ；升压率
中 图分 类 号 ：ＴＶ７３２．４
AMESim仿真软件使用中的几个问题的研究_The
letterpress describes a kind of Object-Oriented method. It introduces how to expand AMESim, including composed of submodels, adding submodel defined by user, and modifying AMESim submodel. component class libraries will be founded.
The user can quote these submodels directly to model, encapsulating of a model
One of the most important characteristic is that the user can expand the AMESim submodels.
Therefore, the more convenient
Key Word:
AMESim; Modeling & Simulation;
Object-Oriented; Submodel3DΒιβλιοθήκη DPHWHU 0RGH $0(6HW
5XQ 0RGH K
J
K $0(6HW
$0(6LP$0(6LP $0(6LP K\GUDOLF +- +- +- $0(6HW 6XEPRGHO/LVW +- +- $0(6LP $0(6LP
+- +- 0RGLI\ SLVWRQ SRVLWLRQ DQG YHORFLW\ LQ WKH OLJKW RIVWURNH SK\VLFDO OLPLWDWLRQV RI PRYHPHQW VWURNH ]HUR ]HURVWURNH HQGVWB [ [GRW Y YGRW ]HUR VWURNH LF>@ ]HUR &RPSXWH OHDNDJH SDVW SLVWRQ '7
AMESim仿真技术在航空动力控制系统中的应用
第26卷 第1期计 算 机 仿 真2009年1月 文章编号:1006-9348(2009)01-0107-04A M ES i m仿真技术在航空动力控制系统中的应用李 阔,郭迎清(西北工业大学动力与能源学院,陕西西安710072)摘要:针对航空动力机械液压式控制系统结构复杂,建模困难的问题,分析了AMESi m仿真软件在航空动力控制系统建模仿真中的优势;以航空发动机机械液压控制器的压差控制器为例,应用AMESi m建模仿真技术,使用图形化建模方法建立了系统的仿真模型,分析了压差控制器的性能以及重要参数对系统性能的影响。
结果表明,应用AMESi m建立的航空动力控制系统模型可读性好,可修改性好,可观测性强,仿真结果具有很高的精确度。
关键词:航空动力控制系统;压差控制器;仿真;机械液压中图分类号:V231.3 文献标识码:AAppli ca ti on of AM ES i m i n Aero-Power Pl an t Syste mL I Kuo,G UO Ying-Q ing(College of Power Engineering and Energy,North western Polytechnical University,Xi’an Shanxi710072,China)ABSTRACT:The superi ority of AMESi m in hydr o-mechanical aer o-power p lant syste m si m ulati on is analyzed.I nthe AM ESi m envir on ment,a hydraulic si m ulati on of an aer oengine differential p ressure contr oller is constructed.Thesi m ulati on model of the component is built by graphicalmodeling method.The syste m perfor mance and the influence ofthe i m portant para meters on the system perf or mance are analyzed.The results show that the aer o-power p lant modelbuilt by AMESi m is easily readable,observable and para metric,and the model results cl osely match the theoreticone.KE YWO RD S:Aer o-power p lant;D ifferential p ressure contr oller;Si m ulati on;Hydr o-mechanical1 引言国内现役航空发动机动力系统都属于机械液压控制。
基于AMESim的船用液压阻尼器结构优化与仿真
基于AMESim的船用液压阻尼器结构优化与仿真王琳;周盼;夏孟龙【摘要】A large hydraulic damper used on ship is designed.We build a mathematical model of hydraulic damper according to the orifice flow calculation theory.In order to improve dynamic response effect,the structure of control valve is optimized based on optimization objective functions.We establish models of the hydraulic damper and its test-bed using the software AMESim.By comparing the simulation results of optimized design and the results of conventional design,we find the structure optimization is feasible.We do a prototype test and compare the test results with the simulation results,and the result further proves that the optimized design is effective.At the same time,we analyze the factors which make the differences between test and simulation and the reasons for the differences.The conclusion is that the combination of structure optimization design and model simulation together with prototype test is effective to obtain a shipping hydraulic damper.%利用孔口流动原理建立船用液压阻尼器的数学模型,根据模型的优化目标函数对控制阀结构进行优化设计,提高了阻尼器控制阀的闭锁响应效果;采用AMESim软件建立阻尼器及试验台的仿真模型,将优化设计与常规设计的仿真结果作对比,验证了优化设计的正确性;对优化设计结果进行实物样机试验,通过试验结果与仿真结果的对比,进一步证明了优化设计的有效性,同时分析了二者的差异及造成这些差异的原因.将结构优化设计方法、模型仿真、实物样机试验相结合,设计出满足船用要求的液压阻尼器.【期刊名称】《液压与气动》【年(卷),期】2018(000)006【总页数】5页(P94-98)【关键词】AMESim;液压阻尼器;结构优化;模型仿真;试验【作者】王琳;周盼;夏孟龙【作者单位】文华学院船舶与海洋工程系,湖北武汉430074;文华学院船舶与海洋工程系,湖北武汉430074;武汉第二船舶设计研究所,湖北武汉430205【正文语种】中文【中图分类】TH137;U463.213引言液压阻尼器是一种对速度敏感的能量吸收装置，它利用液压油的粘滞特性消耗冲击、振动的能量，从而减小冲击、振动对设备的破坏效果。
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象，应用 AMESim 软件构建了此推进系统的完整仿真 模型，并在此基础上进行了典型动态工况的仿真与结 果分析.
1 推进系统仿真模型 本文的研究对象为某 7 500 DWT 化学品船，其推
进系统为双机双桨，主推进系统主要包括以下几个模 块：柴油主机、多功能齿轮箱（离合器在内）、轴带发 电机以及可调距桨装置.每台柴油机分别通过高弹性 联轴节，输入一台多功能齿轮箱（离合器在内），再经 螺旋桨轴、尾管及轴承与可调距桨联接.每台齿轮箱还 分别通过高弹性联轴节与一台轴带发电机联接. 1.1 柴油机仿真模型
根据齿轮箱的原理，选用AMESim软件传动库中
的齿轮元件，构建出齿轮传动仿真模型，通过对各齿
轮尺寸参数的设置，使之达到设计减速比；对于离合
器，考虑到其型式，选用了AMESim传动库中的湿式
离合器，所建齿轮箱模型如图2所示，其中端口A与柴
油机输出轴相连，端口B, C分别与轴带电机及螺旋桨
轴相连.
1.3 轴带电机仿真模型
柴油机模型
1-6-3-5-4-7-2-8-1 1 2 3 4 5 6 7 8
8 7654 321
Mp
多功能齿 nP 轮箱模型
vP vP
nP Mp
D
tP
CQ
CT Tp
P
t
Rp
TS Rp
t
CQ
CT Tp
P
D
tP
船桨模型
R
vS
— 30 —
图 4 某 7500DWT 化学品船推进系统仿真模型
TS×105/N; R×105/N
=
KQ
nP2 D2 RP2
=
KQ
1； J2 +1
CT
=
KT
nP2 D2 RP2
= KT
1. J2 +1
经过以上变换，CT 和 CQ 都是μ和θ 的函数.在动态 仿真时，CT 和 CQ 都是根据μ和θ 插值得到的，μ 的定 义域在极限情况下为[-1, 1]，它属于有限区间，对于数
字仿真是非常有利的.
当螺旋桨置于船体尾部时，螺旋桨相对于水的速度：
在前文对7500DWT化学品船推进系统各模块进 行建模的基础上，将所构建的各模块仿真模型按照推 进系统的内部关系连接起来，构成了如图4所示的推进 系统整体仿真模型.
2 仿真与结果分析 设置模型中相应参数，并结合船模试验数据对相
关参数进行修正，调试后稳态工况仿真数据与试验数 据间的误差均小于 5%.而后便可利用该模型进行推进 系统动态工况的仿真.
气缸直径；r 为曲柄长度.
选用 AMESim 软件传动库中的曲柄元件，信号控
制库及机械库中的元件构建了图 1 所示的柴油机仿真
模型，其中将柴油机示功图曲线存入 AMESim ASCⅡ
文件中，通过使用信号控制库中的 ASCⅡ文件函数元
件，将其作为函数发生器应用于计算柴油机指示压力.
调速器模型使用 PID 控制元件及信号控制库中的元件 建立，模型输出端口 A 与齿轮箱输入端口相连.
主推进系统中的柴油机为八缸、四冲程、水冷、 带一个废气涡轮增压的柴油机，考虑到本文侧重于整 个推进系统运行特性的仿真研究，故对柴油机的仿真
收稿日期：2009-03-18；修回日期：2009-07-06 作者简介：周晓洁（1982-），女，硕士，主要研究方向为舰船动力装置仿真.
— 28 —
模型做了一定程度的简化.将柴油机的运动机件和传
桨型的螺旋桨图谱获得的.
公式 6，7 可以很好地应用于稳态工况计算，但在
动态仿真时，对调距桨船，J 的定义域过大，故定义
进速系数μ，设：
RP =
vP2
+ nP2 D2 ; μ
=
vP RP
=
J J2 +1
TP = CT ρ RP2 D2 ; M P = CQ ρ RP2 D3
（8）
— 29 —
其中， CQ
8
6
4
2
0 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 时间/s
(b) 螺旋桨扭矩
180 175 170 165 160 155 150 145 140 135
0
50 100 150 200 250 300 350 400 450 时间/s
(e) 螺旋桨转速
图 5 仿真各结果变化曲线
由于在此推进系统仿真研究中，轴带电机仅作为
一负载考虑，故使用AMESim软件电机及驱动库中的
元件构建出如图3所示轴带电机模型，其中元件1为感
应电机模型，元件2为三相电压源模型，端口A与齿轮
箱输出端B相连.
B
k
A
C 图 2 齿轮箱仿真模型
1 A
2 V
图 3 轴带电机模型
1.4 船桨仿真模型
螺旋桨与水流相互作用，在可调距螺旋桨轴上产
AMESim 是系统工程高级建模和仿真软件，其最 大特点是采用了基于物理模型的图形化建模方式，用 户可以直接使用其提供的丰富的元件应用库，这不仅 使得用户可以从繁琐的数学建模中解放出来，专注于 物理系统本身的设计，同时也使构建的仿真模型更加 形象，易懂.
本文以某 7500 DWT 化学品船推进系统为研究对
m ⋅ (dvP dt) = ZP − R
（11）
式中，Z为同时工作的螺旋桨数；m为船体总质量；
R为船体阻力，由船模试验得到.
由于在AMESim中没有螺旋桨仿真元件，所以在
构建船桨模型时，对螺旋桨仿真模型的构建完全使用 AMESim信号控制库中的元件，结合螺旋桨数学模型， 构建出完整的螺旋桨模型，选用机械库中的质量元件 构建了船体模型，船桨仿真模型如图4中标注的船桨模 型所示，其中船舶阻力通过将阻力与航速的关系曲 线存入AMESim ASCII文件中，作为函数发生器将 阻力输出给船体，信号库中的分段线性信号源元件 用来设定目标航速. 1.5 推进系统整体仿真模型
5 TS
4
3
2
1 R
0 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 时间/s
(a) 螺旋桨推力-阻力
600
500
400
300
200
100
0 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 时间/s
(d) 轴带电机功率
Mp×104/Nm
nP/r·min-1
sin (ϕ + β )
π D2 sin (ϕ + β )
Mi = F ⋅ r ⋅ cosϕ = ( pz − p0 ) ⋅ 4 ⋅ r ⋅ cosϕ
（3）
式中，p0 为大气压力；pz 为柴油机指示压力，是 曲轴转角ϕ的函数，由柴油机缸内示功图得到；F 为活
塞上的作用力；β为连杆摆角，β=arcsin(λsinϕ)；D 为
调速器
1-6-3-5-4-7-2-8-1 1
2 3 4 5 6 7 8
A 87654321
图 1 柴油机仿真模型
1.2 齿轮箱仿真模型 本文所研究的齿轮箱为一多功能齿轮箱，包括液
压驱动离合器在内.
设齿轮箱的减速比为：
i = ne nP 则经过齿轮箱后输出力矩为：
（4）
MG = iMe
（5）
式中，ne为主机转速，r/min；nP为螺旋桨速，r/min.
SHIP ENGINEERING Vol.31 No.6 2009
船舶工程 总第 31 卷，2009 年第 6 期
AMESim 仿真技术在船舶推进系统中的应用研究
周晓洁，赵同宾，陈金涛，张 庆
（中国船舶重工集团公司 第 711 研究所，上海 200090）
摘 要：利用 AMESim 图形化建模系统仿真软件，以某 7 500 DWT 化学品船推进系统为研究对象， 建立了推进系统的仿真模型，进行了 PTO 满载船舶加速典型动态工况的仿真分析，仿真结果表明利用 AMESim 建立的推进系统模型能有效地反映推进系统运行特性，可为船舶推进系统的匹配设计和优化提 供参考及指导.
利用AMESim所构建的某7 500 DWT化学品船推 进系统仿真模型对船舶带PTO加速工况进行仿真，船 舶航速从0加速到80%，PTO处于满载状态，仿真时间 450 s，仿真结果各参数变化情况如图5所示.
1-6-3-5-4-7-2-8-1 1
2 3 4
5 6 7 8
轴带电机模型
8 7654 321
由图 5 的曲线可见： 1）螺旋桨推力及螺旋桨扭矩变化曲线：可调距桨 接收到加速指令后，由于螺距角的变化，螺旋桨推力 及扭矩均在短时间内迅速增大，而后逐渐减小，直至 趋于稳定值，在 400 s 左右，螺旋桨推力与船舶阻力达 到平衡. 2）主机功率及轴带电机功率变化曲线：在此加速 过程中，主机功率首先随着螺旋桨扭矩的增大迅速增 大，而后逐渐趋于稳定值；轴带电机功率未发生变化， 始终处于满载状态. 3）螺旋桨转速变化曲线：伴随扭矩的增大，螺旋 桨转速发生跌落，随后转速逐渐恢复到额定转速. 4）在 400 s 左右，船舶航速达到 80%，此时螺旋 桨推力，扭矩以及转速基本趋于稳定.
0 引言 动力系统是船舶的心脏，动力系统设计是船舶设
计的重要部分，但由于船舶动力装置本身的复杂性， 目前的动力系统设计大都存在计算量大、工况计算不 全面等问题.将仿真技术应用于动力系统设计，可使对 系统的分析和研究具有安全、经济、可预测、可重复 的特点.因此，仿真技术在轮机工程界的应用已受到越 来越多的重视.但是，目前使用的仿真软件大都存在数 学建模繁琐、模型不直观的缺点.
ZHOU Xiao-jie, ZHAO Tong-bin, CHEN Jin-tao, ZHANG Qing
(No.711 Research Institute, CSIC, Shanghai 200090, China)