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1、面向液压系统原理图自动建模的动态仿真软件研究华中理工大学 张 勇 吴先福 王 勇 李从心 黄树槐摘要:本文介绍了一种面向液压原理图建模的通用液压系统动态特性仿真软件,该软件可以自动识别液压原理图,自动建立数学模型并进行仿真运算,对复杂系统的设计,优化和调试具有重要的实际意义。关键词:自动识别 液压原理图 自动建模 仿真1 简介英国巴斯大学的HASP(HydraulicSystemAutomatic许多大型设备的液压系统通常包括多台泵、多个SimulationProgram)、日本油空压学会的BGSP(Bond阀组、多个执
2、行元件和较长的管道,具有压力高、液GraphsSimulationProgram)等液压系统仿真软件的基压冲击严重等特点,系统复杂。为提高复杂液压系统础上,结合计算机领域和液压领域的最新发展以及人设计水平、在设计阶段发现液压系统动静态特性方面工智能等学科的有关技术,以Windows,AutoCAD存在的问题、了解多负载系统之间的相互影响和液压forWindows,Foxpro215forWindows等软件为开发平系统中的压力冲击、进行系统结构和参数优化、寻求台,开发了复杂液压系统通用仿真软件。该软件可用最佳控制模型和参
3、数、缩短系统的安装和调试时间和于对机、电、液、计算机混合控制的系统进行仿真,节省中间试验费用,迫切需要开发一种通用的液压系采用面向图形操作的方法,贯彻了可视化思想,用户统动态仿真软件。目前国内还没有面向液压原理图,操作方便,具有一定的智能化水平。程序流程图如图人机交互过程中贯彻可视化思想的液压系统动态仿真1所示。软件,结合我校承担的“8MN快锻液压机”以及2 液压系统动态数学模型的自动建立“613MN粉末压制液压机”课题,本课题组开发了一在进行仿真运算时,液压系统通常可以描述成普种面向液压原理图的动态仿真软件。通的微分方
4、程组,并采用数值积分求解,其微分方程液压系统的动态仿真虽然受到了广泛的重视,但可以表示成矢量形式:是编制一个可供使用的仿真程序涉及到多方面的知→·y(t)=ˆf(y(t))识,为了使那些不熟悉建立数学模型和计算方法,以就以图2所示的液压系统为例,来说明数学模型及不熟悉编程知识的液压专业技术人员能方便地使用的建立过程。该仿真软件,采取了以下的技术路线:以Auto2CAD1210(1310)forWindows为支撑环境建立参数化液压元件图形库,用VisualC++在ADS(Auto2CADDevelopmentSystem
5、)实现绘制液压原理图和建模一体化,利用FoxPro215forWindows数据库建立液压元件参数和模型算法数据库,采用SQL(Struc2turedQueryLanguage),DDE(DynamicDateEx2change)和ODBC(OpenDataBaseConnect)实现基于液压原理图的自动建模与仿真,从模型结构,建模方法和仿真算法三方面统一解决复杂液压系统仿真模型图2中的病态问题,结合人工智能方法,实现液压系统原对于特定的容腔,其压力方程可写为:理图智能布图及快速布线。βp1=ΣQidt+p0为了获取建立
6、数学模型所需要的重要信息,自动V∫其中某个元件的运动方程为:建立液压系统的动态数学模型,本课题组在德国亚琛1工业大学的DSH(DigtalSimulationofHydraulicSystem)、Ûx=ΣFidt+Ûx0m∫对于旋转构件则为:··1θ=∫ΣMdt+θ0I其中β为工作介质的弹性模量。为了能自动生成液压系统的动态数学模型,首先必须得到下列信息:(1)液压元件的基本参数,主要指有关动态特性的参数。(2)液压系统各元件之间及容腔之间的连接关系,这些联系可概括为液压节点、机械节点、电气节点及外部构件的连接,其中液压
7、节点可以表示为与该节点相连的构件的集合,液压节点就是所谓的容腔。图1对于每个容腔就可以建立一个压力方程。1998年第1期·11·(3)对整个液压系统实施的控制方式,控制算法点)产生结点1,2,然后扩展节点1,生结点3,4,等。然后扩展2,生成5,6,7,如此一层一层扩展下去,(4)液压系统的动作真值表。直到搜索完毕为止。液压系统主要包括五个组成部分:液压泵站、执宽度优先搜索算法如下:行元件(液压缸或马达)、控制阀组、辅助装置(管(1)open表—存放待扩展的结点,即端结点,道和油箱等)和电控部分。它是一个先进先出的队列;
8、(2)closed表—存放已被扩展过的结点;液压系统原理图绘制的最大的特点是整个图形采(3)把待扩展的结点送open表;用特定的图形符号按照所需实现的功能绘制,这些图(4)如果open表空,则搜索结束,否则继续;形符号都已经标准化。因此根据国标GB和国际标准(5)若open表中包含目标结点,则找到解,解(ISO121
