AMESim+Fluent仿真

计算机仿真技术不仅可以在设计中预测系 统性能，缩短设计，周期降低成本，还可以通 过仿真对所涉及的系统进行整体分析和评估， 从而达到优化设计，提高系统稳定性及可靠性 的目的。
为什么要用AMESim仿真
仿真首要任务就是建立数学模型，重点和难点 也是进行建模，然后才可能进行计算机仿真研究， 而建模是一件相当复杂的工作。 常用的建模方法有传递函数法、状态空间法、 功率键合图法等。模型建立的好坏直接关系到仿真 的结果，不恰当的模型有可能得出相反的结论。 目前绝大多数软件采用状态方程建模，这些对 一般的液压工作者来说，要求较高有相当的难度。
（1）AMESim--图形化工程系统建模、仿真 和动态性能分析工具
AMESim是一个图形化的开发环境，用于工 程系统建模、仿真和动态性能分析。使用者完 全可以应用集成的一整套AMESim应用库来设 计一个系统，所有的模型都经过严格的测试和 实验验证。 AMESim不仅可以令使用者迅速达到建模仿 真的最终目标，而且还可以分析和优化设计。 AMESim使得工程师从繁琐的数学建模中解放 出来，从而专注于物理系统本身的设计，不需 要书写程序代码。
流体动力学仿真软件-----Fluent
前处理软件 gambit
流体动力学仿真软件-----Fluent
只要执行机构的输出位移与 给定的位移存在偏差，系 统就可以自动调节输出位 移，直到误差为零。
工作原理
用分段线性信号源2来模拟执行机构(液压缸)驱 动的负载阻力，期望位移信号由左端的分段线性信 号源1来给定。
1 建模--子模型模式(sub model) 系统模型搭建 完成之后，在子 模型模式(sub model)中，根据实 际需要为每个元 件选择一个数学 模型即子模型， 在这里为简便起 见均选择最简子 模型。
建模仿真软件AMESim
基于建模过程的复杂性以及给仿真研究带来的不 便，近几年来国外尤其是欧洲陆续研制出一些 更为实用的液压机械仿真软件，并获得了成功 的应用。 AMESim就是其中杰出的代表，它是法国 IMAGINE公司于1995年推出基于键合图的液 压/ 机械系统建模仿真及动力学软件。 它由一系列软件构成，其中包括AMESim、 AMESet 、 AMECustom和AMERun。这4部 分有其各自的用途和特性。
液压缸油腔死区油量从默认值50cm3改为10cm3仿 真运行
液压伺服阀的固有频 率对系统稳定性也有 较大的影响，此值越 大，阀的响应速度就 越快，振荡加剧，增 大稳态误差，使系统 更加不稳定；
液压缸油腔死区油量从默认值50cm3改为10cm3仿 真运行
但是固有频率过小，响应 速度太慢，会导致动态 跟踪误差过大，跟踪效 果不好。因此，合理选 择具有适当固有频率对 液压伺服阀非常重要。
软件的主要特点
一 模型库丰富 多达14类，涵盖了机械、液压、控制、 液压管路、液压元件设计、液压阻力、气动 、热流体、冷却、动力传动等领域，且采用 易于识别的标准ISO图标和简单直观的多端口 框图，方便用户建立复杂系统；
二 具有多种软件接口 与Matlab、Simulink、Adams等可方便 地与这些软件进行联合仿真；
因此将增益3设置为10，这 样给定的期望位移将与执 行机构的实际输出位移在 相同的范围内变化。
将分段线性信号源1设置为在0~5s内，从0变化到 0. 5，在5~10s内从0.5变化到0.8，并保持不变 。其它参数均按默认值来设置。
在AMESmi中，三位四通液压伺服阀的阀芯的动态 特性由一个二阶振荡系统来表示，前置放大器放 大倍数对系统动态性能的影响是比较大的。 前置放大器即增益4， 调节4的大小，观察 液压缸活塞杆的实 际输出位移与所给 定的期望值之差， 找到满足性能指标 的增益范围。
为什么要用AMESim仿真
在现代工业中，随着对液压机械设备的性能 要求以及机电液一体化程度的不断提高，对液压 传动与控制系统的性能和控制精度等提出了更高 的要求，传统的以完成设备工作循环和满足静态 特性为目的的液压系统设计方法已不能适应现代 产品的设计和性能要求。
为什么要用AMESim仿真
如果要对液压机械系统进行动态特性分析 和采用动态设计方法，就需要运用计算机仿真 技术，它是利用计算机技术研究液压机械系统 动态特性的一种新方法。
液压位置控制系统，应用AMESim进行仿真，使液压执行机 构的输出位移跟踪给定的输入信号。 要求达到的性能指标：在运行时间30s内，动态跟踪误差不超 过0.015m，稳态误差不超过0.0005m。
工作原理
用位移传感器x将 执行机构的位移转 换为信号并与给定 的位移信号进行比 较后形成闭环控制 的误差信号，所得 到的差值通过比例 放大后驱动伺服阀 动作，从而实现对 执行机构位移的大 小及方向的控制。
ห้องสมุดไป่ตู้
（3）AMECustom--数据库创建工具
AMECustom是一个数据库创建工具，用 户在其中可以为子模型或超模型创建定制的 用户界面和参数设置，使用AMECustom可 以建立专有的模型数据库。 通过AMECustom的定制功能，最终的用 户只允许访问相关有用的信息，涉及到技术 敏感性的信息可以进行加密。
软件的主要特点
三 具有开放性 AMESim语言底层开放，可以通过查看编 译产生的C语言和 Fortran语言源代码和帮助文 件理解软件的建模思想。 内置与C或Fortran 和其它系统仿真软件的 接口，用户可以在AMESim环境中访问任何C或 Fortran程序。
AMESim应用举例
2 在参数模式(parameter mode)中为每个子模型设 置参数。 活塞直径：30mm 活塞杆直径：20mm 质量块质量:250kg 伺服阀的固有频率： 50Hz，阻尼率为2， 额定电流为200mA
泵的排量：35mL/r，泵的转速：1500r/min 分段线性信号源2：常量1000。
经过由信号到力的转 换，执行机构活塞 杆就能得到一个恒 为1000N的阻力； 将给定的期望位移信 号设置在0~1之间 ，执行机构的位移 也将在0~1m之间 ，为了提高测量精 度，用位移传感器 将这一位移放大了 10倍。
（4）AMERun--用户运行版本
AMERun是一个AMESim的一个运行版。 使得工程师广泛地和最终用户共享验证和定制 过的模型。 用户可以修改模型的参数和仿真的参数， 执行 稳态或动态仿真，输出结果图形和分析仿真结 果。 通过禁止最终用户修改模型结构和建模假设来 保护模型。 使得使用者可以安全地和内部或外部合作伙伴 分享可重复使用的模型。
（2）AMESet--模型与文档生成器
AMESet是一个模型和文档生成器，用于开发 和维护用户自己的模型库。 AMESet提供了一个综合的图形化界面，用户 不仅可以直接访问AMESim所有模型的源代码， 而且还可以把自己开发的新图标和模型集成到 AMESim软件包或生成标准化的C或 Fortran代 码并为此生成相应的标准的帮助文档。 AMESet不仅是一个工具，而且它确保了在开 发过程中的标准化和规范化。借助AMESet 用户 可以自己开发标准的、可重复使用的、便于维护 的、并附有完整文档的模型库。
调整增益4的值，得到满足系统性能指标的增 益值范围为443.5~478。在这个范围内，位置跟踪 系统具有较好的闭环跟踪效果。
通过反复调整、分析可以得出： k4值越大，响应速度越快，动态跟踪误差越小； 但k4值过大，运行10s之后，跟随曲线会出现超 调，系统存在明显的振荡，不稳定。 在实际调节过程中， 为了使系统保持一 定的稳定性，可以 根据精度和具体要 求来确定最佳的增 益值。
amesim在现代工业中随着对液压机械设备的性能要求以及机电液一体化程度的不断提高对液压传动与控制系统的性能和控制精度等提出了更高的要求传统的以完成设备工作循环和满足静态特性为目的的液压系统设计方法已不能适应现代产品的设计和性能要求
AMESim
Advanced Modeling Environment for Performing Simulations of engineering systems 工程系统仿真高级建模环境 基于直接图形接口，在整个仿真过程中系统 可以显示在环境中。 AMESim 使用图标符号代表各种系统的元件， 这些图标符号为国际标准组织ISO确定的液压元 部件标准符号，或为控制系统确定的方块图符号， 或者当不存在这样的标准符号时可以为该系统给 出一个容易接受的非标准图形特征。
3 在运行模式( run mode)中设置运行参数 设置运行时间为30s，采样周期为0.05s。点击 开始运行(startrun)，得到仿真结果。
4 结果分析
(1)当k4=350时，给定的位移信号与执行机构活塞杆 实际位移的关系曲线。稳态误差满足要求，但动 态跟踪误差超过了0.015m。
(2)当k4=500时，给定的位移信号与执行机构活塞杆 实际位移之差如图，动态跟踪误差满足要求，但 稳态误差超出了0.0005m，未能达到性能指标。