基于AMESim的数字液压减摇鳍系统仿真研究

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1、2013年2月机床与液压Feb．2013第4l卷第3期MACHINETO0L＆HYDRAULICSVo1．41No．3DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2013．03．032基于AMESim的数字液压减摇鳍系统仿真研究刘磊，邢继峰，彭利坤(海军工程大学船舶与动力学院，湖北武汉430033)摘要：介绍了数字液压减摇鳍的工作原理，并利用液压仿真软件AMESim建立了数字液压减摇鳍系统的整体仿真模型，对系统的动态特性进行了仿真研究。结果表明，该数字液压减摇鳍系统具有较好的开环跟踪特性，能够满足减摇鳍的技术要求。关键词：数字液压缸；减摇鳍；动态特性；AMESi

2、m中图分类号：TH137文献标识码：A文章编号：1001—3881(2013)3—113—4ResearchandSimulationofDigitalHydraulicFinStabilizerSystemBasedonAMESimLIULei，XINGJifeng，PENGLikun(CollegeofNavalArchitectureandMarinePower，NavalEngineeringUniversity，WuhanHubei430033，China)Abstract：Theworkprincipleofdigitalhydraulicfinstabilize

3、rwasintroduced．Theintegralsimulationmodelofdigitalhydraulicfinstabilizersystemwasestablished，andthedynamicpropertieswereresearchedandsimulatedwiththefluidsimulationsoftwareAMESim．Theresultsshowthatthedigitalhydraulicfinstabilizersystemhasagoodopen—looptrackingcharacteristic，andisabletosatis

4、fythetechnicalrequirements．Keywords：Digitalhydrauliccylinder；Finstabilizer；Dynamicproperties；AMESim减摇鳍作为目前主要的舰艇减摇装置，对舰艇的组成，通过液压油缸推拉摇臂实现减摇鳍的运动。减安全航行、舰载设备的正常使用起着积极的作用。国摇鳍系统接受控制信号，完成信号的功率放大，驱动内减摇鳍通常采用传统伺服液压系统，液压元件主要鳍跟随控制器信号运动。是电液伺服阀，其在船舶上的应用存在油液精度要求数字液压缸是由步进电机、四边滑阀、伺服液压高、PID参数调节困难、控制信号容易受干扰、系统

5、缸和机械反馈机构组成的增量式机液伺服机构，是具不稳定等较为严重的问题，致使不少舰船的减摇鳍使有内部位置反馈的伺服动力元件，可以直接接受数字用效果都不太理想，很多时候未能发挥其应有的作脉冲信号的输入。数字液压缸具有内部位置闭环反馈，用。数字液压减摇鳍具有集成度高、控制简单、稳定将缸的位移和速度与输入脉冲的脉冲数和脉冲频率一性好、抗污染能力强等优点，在硬件上实现了闭环，一对应，这样从结构上实现了闭环反馈控制。对于一这些特点有效地提高了减摇鳍系统的可靠性。但从控般的位置控制系统，可以无需外加位置传感器以及闭环制的角度来看，文中研究对象数字液压减摇鳍是一个控制器，从而可大大简化系统构

6、成，增强系统可靠性。开环控制系统，鳍角的输出只受输入信号的控制，系因此，选用数字液压缸作为减摇鳍系统的执行机构。统温度、压力负载、内泄及死区等因素都会引起系统由于舰艇的摇摆情况是不断变化的，所需的稳定控制精度的变化。因此对数字液压减摇鳍系统进行建力矩的大小和方向是不相同的，这样要求随动系统应模和动态仿真，研究其动态特性，对实际系统的设计能“及时、准确、可靠”地工作，使鳍角尽可能准具有一定的指导意义。确地跟踪控制信号。因此，减摇鳍系统为一随动控制1数字液压减摇鳍系统简介系统，其控制过程如图1所示。液压系统是减摇装置的重要组成部分，液压系统的动静态品质直接影响着稳定效果。整个减摇

7、装置工作可靠与否，在很大程度上取决于液压系统。所研究的减摇鳍系统的机械部分由机翼型的鳍、鳍轴、摇臂等组成，液压部分由数字液压缸、蓄能器、液压泵等图1减摇装置控制过程收稿日期：2011—12—27作者简介：刘磊(1988一)，男，硕士研究生，主要研究方向为机电液压控制与仿真。E—mail：liuleilk@163．com。·114·机床与液压第4l卷某型减摇鳍装置的技术性能为：2仿真模型的建立(1)减摇能力：在6级设计海情(有义波高2．1数字液压缸模型的建立H=4～6m)，舰艇在32．85km／h航速下傍