某水下航行器舵机液压伺服系统建模仿真

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1、2010年7月机床与液压Ju1．2010第38卷第13期MACHINET00L&HYDRAULICSVo1．38No．13DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2010．13．045某水下航行器舵机液压伺服系统建模仿真傅晓云，黎飞，李宝仁(华中科技大学FESTO气动技术中心，湖北武汉430074)摘要：以某水下航行器舵机液压伺服系统为研究对象，建立舵机液压系统的数学模型。针对实际工况，基于AMESim仿真软件，对该液压伺服系统的动态响应特性、抗干扰能力进行仿真分析。仿真结果表明该系统具有良好的动态响应特性和较好的抗干扰能力，对实际工程应用具有一定的指导意

2、义。关键词：水下航行器；液压舵机；建模；仿真中图分类号：TH137文献标识码：A文章编号：1001—3881f2010)13—151—3MathematicalModelingandSimulationofaUVHydraulicSteeringGearServoSystemFUXiaoyun．LIFei．LIBaoren(FESTOPneumaticCenter，HuazhongUniversityofScienceandTechnology，WuhanHubei430074，China)Abstract：Takinghehydraulicsteeringgearsenr

3、o—systemofaunderwatervehicle(UV)asaresearchobject，themathematicalmodeloftheservosystemwasestablished．AMESimsimulationsoftwarewasappliedtoanalyzethedynamiccharacteristicsandtheca—pacityofresistingdisturbance．Theresultsshowthatthesystemhasgooddynamicresponseandgoodanti-jammingability，whichca

4、nbeplayacertainsignificantmeaningfortheactualengineeringapplication．Keywords：Underwatervehicle；Hydraulicsteeringgearservo—system；Modeling；Simulation海洋作为人类生存的第二空间，无论在军事上还控制伺服阀的开启方向、大小，驱动液压缸运动，从是经济上，都有着举足轻重的地位。水下航行器作为而控制舵的转动角度。蓄能器的接入是为了满足瞬时对海洋环境监测及资源勘探的一个重要工具，得到了液压缸流量的需求，吸收系统压力脉动，补偿系统泄海洋界研究者

5、的高度重视。舵机控制系统是水下航行漏，以稳定系统的工作压力。器中的重要执行机构，它的动态响应特性、抗干扰能力对舵机工作的稳定性、可靠性有着很大的影响，也直接决定着航行器的整体性能。因此分析舵机控制系统的动态响应特性、抗干扰能力，对控制系统的合理设计、优化以及保证系统稳定、可靠工作有重要意义。某水下航行器舵机由4组舵控系统组成，综合考广泵站虑能源、体积和负载要求，采用液压伺服系统进行设电液伺服阀平衡阀计，由4套完全相同且相对独立的伺服阀控液压缸系液压缸统作为舵机驱动装置。拨叉舵柄作者以该舵机液压伺服系统为研究对象，建立了舵机液压系统模型，并利用AMESim软件对系统响应特性和

6、外负载的抗干扰能力进行了动态仿真分析。图1液压伺服系统原理图1数学模型为了方便分析，简化流体动力学方程，可作如下图1是设计的某水下航行器舵机液压伺服系统原假设：理图，系统为拨叉式转舵机构，主要由液压泵站、伺(1)温度和液压油的体积模量是常数；服阀、液压缸、连接机构(有4套完全相同且相对(2)动力活塞质量包含在负载质量m中；独立的舵机系统，图1中只给出了一套系统)和电(3)泵和液压缸之间管路与各个阀的压力损失控单元等组成。液压泵站提供动力源，通过电控单元忽略不计。收稿日期：2010—04—22作者简介：傅晓云(1970一)，男，博士研究生，副教授，主要研究方向为流体传动与控制

7、。通信作者：黎飞，电话15071417769．E—mail：afei7812@126．eom。_·152·机床与液压第38卷拨又式转舵机构原理示意图如图2所示。图2拨叉式转舵机构示意图图中，Q为伺服阀流量，0为舵的转角，为舵转过0角活塞杆的位移，为舵柄距滑块的距离，为舵柄到液压缸活塞杆的中心距，D为活塞杆直径，图3液压伺服系统仿真模型P、P：为液压缸活塞杆两端受到的推舵压力。转速1500r／min；电液伺服阀阀口流量5L／min，单液压系统流量平衡方程边阀压降3．5MPa，驱动电流16mA，响应频率Q=A誓pll+