基于AMESim的數(shù)字液壓減搖鰭系統(tǒng)仿真研究

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1、2013年2月機(jī)床與液壓Feb．2013第4l卷第3期MACHINETO0L＆HYDRAULICSVo1．41No．3DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2013．03．032基于AMESim的數(shù)字液壓減搖鰭系統(tǒng)仿真研究劉磊，邢繼峰，彭利坤(海軍工程大學(xué)船舶與動(dòng)力學(xué)院，湖北武漢430033)摘要：介紹了數(shù)字液壓減搖鰭的工作原理，并利用液壓仿真軟件AMESim建立了數(shù)字液壓減搖鰭系統(tǒng)的整體仿真模型，對系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行了仿真研究。結(jié)果表明，該數(shù)字液壓減搖鰭系統(tǒng)具有較好的開環(huán)跟蹤特性，能夠滿足減搖鰭的技術(shù)要求。關(guān)鍵詞：數(shù)字液壓缸；減搖鰭；動(dòng)態(tài)特性；AMESi

2、m中圖分類號：TH137文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：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減搖鰭作為目前主要的艦艇減搖裝置，對艦艇的組成，通過液壓油缸推拉搖臂實(shí)現(xiàn)減搖鰭的運(yùn)動(dòng)。減安全航行、艦載設(shè)備的正常使用起著積極的作用。國搖鰭系統(tǒng)接受控制信號，完成信號的功率放大，驅(qū)動(dòng)內(nèi)減搖鰭通常采用傳統(tǒng)伺服液壓系統(tǒng)，液壓元件主要鰭跟隨控制器信號運(yùn)動(dòng)。是電液伺服閥，其在船舶上的應(yīng)用存在油液精度要求數(shù)字液壓缸是由步進(jìn)電機(jī)、四邊滑閥、伺服液壓高、PID參數(shù)調(diào)節(jié)困難、控制信號容易受干擾、系統(tǒng)

5、缸和機(jī)械反饋機(jī)構(gòu)組成的增量式機(jī)液伺服機(jī)構(gòu)，是具不穩(wěn)定等較為嚴(yán)重的問題，致使不少艦船的減搖鰭使有內(nèi)部位置反饋的伺服動(dòng)力元件，可以直接接受數(shù)字用效果都不太理想，很多時(shí)候未能發(fā)揮其應(yīng)有的作脈沖信號的輸入。數(shù)字液壓缸具有內(nèi)部位置閉環(huán)反饋，用。數(shù)字液壓減搖鰭具有集成度高、控制簡單、穩(wěn)定將缸的位移和速度與輸入脈沖的脈沖數(shù)和脈沖頻率一性好、抗污染能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在硬件上實(shí)現(xiàn)了閉環(huán)，一對應(yīng)，這樣從結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)了閉環(huán)反饋控制。對于一這些特點(diǎn)有效地提高了減搖鰭系統(tǒng)的可靠性。但從控般的位置控制系統(tǒng)，可以無需外加位置傳感器以及閉環(huán)制的角度來看，文中研究對象數(shù)字液壓減搖鰭是一個(gè)控制器，從而可大大簡化系統(tǒng)構(gòu)

6、成，增強(qiáng)系統(tǒng)可靠性。開環(huán)控制系統(tǒng)，鰭角的輸出只受輸入信號的控制，系因此，選用數(shù)字液壓缸作為減搖鰭系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。統(tǒng)溫度、壓力負(fù)載、內(nèi)泄及死區(qū)等因素都會(huì)引起系統(tǒng)由于艦艇的搖擺情況是不斷變化的，所需的穩(wěn)定控制精度的變化。因此對數(shù)字液壓減搖鰭系統(tǒng)進(jìn)行建力矩的大小和方向是不相同的，這樣要求隨動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)模和動(dòng)態(tài)仿真，研究其動(dòng)態(tài)特性，對實(shí)際系統(tǒng)的設(shè)計(jì)能“及時(shí)、準(zhǔn)確、可靠”地工作，使鰭角盡可能準(zhǔn)具有一定的指導(dǎo)意義。確地跟蹤控制信號。因此，減搖鰭系統(tǒng)為一隨動(dòng)控制1數(shù)字液壓減搖鰭系統(tǒng)簡介系統(tǒng)，其控制過程如圖1所示。液壓系統(tǒng)是減搖裝置的重要組成部分，液壓系統(tǒng)的動(dòng)靜態(tài)品質(zhì)直接影響著穩(wěn)定效果。整個(gè)減搖

7、裝置工作可靠與否，在很大程度上取決于液壓系統(tǒng)。所研究的減搖鰭系統(tǒng)的機(jī)械部分由機(jī)翼型的鰭、鰭軸、搖臂等組成，液壓部分由數(shù)字液壓缸、蓄能器、液壓泵等圖1減搖裝置控制過程收稿日期：2011—12—27作者簡介：劉磊(1988一)，男，碩士研究生，主要研究方向?yàn)闄C(jī)電液壓控制與仿真。E—mail：liuleilk@163．com?！?14·機(jī)床與液壓第4l卷某型減搖鰭裝置的技術(shù)性能為：2仿真模型的建立(1)減搖能力：在6級設(shè)計(jì)海情(有義波高2．1數(shù)字液壓缸模型的建立H=4～6m)，艦艇在32．85km／h航速下傍