CN106837931B - 基于AMESim的电液伺服频宽分析模型及分析方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基于AMESim的电液伺服频宽分析模型及其分析方法，所述分析模型包括：泵单元、阀单元、液压缸单元、频率分析单元和控制运算单元，泵单元包括泵、油箱、电机、溢流阀，泵单元经阀单元向液压缸单元提供液压油，使电液伺服系统建立额定压力；频率分析单元发送不同频率、相同幅值的正弦信号给控制运算单元包括反馈放大器、伺服放大器、运算器，位移传感器发送的活塞杆的位移量信号与频率分析单元发送来的不同频率、相同幅值的正弦信号由运算器进行比较，得到位移量偏差信号，并由反馈放大器、伺服放大器处理后形成伺服阀电流信号传输给阀单元，从而控制阀的开度。

Description

基于AMESim的电液伺服频宽分析模型及分析方法
技术领域
本发明涉及电液伺服系统仿真分析领域，具体地说，涉及一种基于AMESim的电液伺服系统频宽分析模型及分析方法。
背景技术
目前的常用波特图来分析电液伺服系统的频率特性，波特图是线性非时变系统的传递函数对频率的半对数坐标图，其横轴频率以对数尺度表示，利用波特图可以看出系统的频率响应。用波特图的方法需要对系统进行线性化处理。
AMESim软件是LMS公司的一款多学科领域复杂系统建模仿真平台软件，用户可以在这个单一平台上建立复杂的多学科领域的系统建模，并在此基础上进行仿真计算和深入分析，也可以在这个平台上研究任何元件或系统的稳态和动态性能。采用单元模块搭建工程系统的方式，使用户可以在模型中描述所以系统和零部件的功能，而不需要书写任何程序代码，大大简化了设计、验证复杂程度。
本发明通过引入AMESim中的频率分析仪对系统进行非线性的频宽分析，使系统仿真的频宽数据更加接近真实值。
发明内容
本发明提供一种基于AMESim的电液伺服频宽分析模型，包括：泵单元，泵单元包括泵、油箱、电机、溢流阀；阀单元，阀单元包括伺服阀元件；液压缸单元，液压缸单元设置有位移传感器，位移传感器用于测量活塞杆的位移量，并传输给控制运算单元，其中，泵单元经阀单元向液压缸单元提供液压油，使电液伺服系统建立额定压力；频率分析单元，包括频率分析仪，频率分析仪发送不同频率、相同幅值的正弦信号给控制运算单元；控制运算单元，包括反馈放大器、伺服放大器、运算器，位移传感器发送的活塞杆的位移量信号与频率分析单元发送来的不同频率、相同幅值的正弦信号由运算器进行比较，得到位移量偏差信号，并由反馈放大器、伺服放大器处理后形成伺服阀电流信号传输给阀单元，从而控制阀的开度；其中，频率分析仪接收控制运算单元的反馈信号，分析得出电液伺服系统的频宽。
优选地，不同频率、相同幅值的正弦信号是频率从0.1Hz到100Hz、幅值为1mm的正弦信号。
优选地，频率分析仪绘制出可视化的频宽特性曲线。
本发明还提供一种基于AMESim的电液伺服频宽分析方法，利用以上所述的电液伺服系统频宽分析模型，进行以下步骤：泵单元工作，使电液伺服系统建立额定压力；频率分析单元发出不同频率、相同幅值的正弦信号，传递给控制运算单元；运算器将控制运算单元接收到的频率分析单元发送的信号与位移传感器传递过来的位移信号进行比较，获得位移偏差值，该位移偏差值经过反馈放大器、伺服放大器变换后成为伺服阀电流信号，该伺服阀电流信号传输给阀单元，伺服阀元件根据此电流信号控制阀的开度；频率分析仪接收控制运算单元的反馈信号，分析后得出电液伺服系统的频宽。
本发明的基于AMESim的电液伺服频宽分析模型及分析方法，能够解决非线性系统频宽的分析，使系统仿真的频宽数据更接近真实值。
附图说明
通过结合下面附图对其实施例进行描述，本发明的上述特征和技术优点将会变得更加清楚和容易理解。
图1是表示本发明实施例的电液伺服频宽分析模型的工作流程图；
图2是表示本发明实施例的电液伺服频宽分析模型的连接示意图；
图3是表示本发明实施例的电液伺服系统的频宽分析图。
具体实施方式
下面将参考附图来描述本发明所述的基于AMESim的电液伺服频宽分析模型的实施例。本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式或其组合对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。此外，在本说明书中，附图未按比例画出，并且相同的附图标记表示相同的部分。
本发明是基于AMESim软件建立电液伺服系统频宽分析模型，如图1所示，该模型由多个模块单元组成，包括泵单元P、阀单元V、液压缸单元A、控制运算单元C、频率分析单元F。其中，如图2所示，泵单元P包括泵1、油箱2、电机3、溢流阀4。阀单元V包括伺服阀元件5。液压缸单元A包括液压左腔6、液压右腔7、位移传感器8。其中，位移传感器用于测量活塞杆的位移量，并传输给控制运算单元C。
泵单元P的P02接口与阀单元的V01接口相连。液压油通过阀单元的V01接口进入阀单元，经V04接口或V03接口排出。阀单元的V03接口与液压缸单元的A02接口相连，即与液压缸的右腔7相通。阀单元的V04接口与液压缸单元的A01接口相连，即与液压缸的左腔6相通。液压油回油经V02口、P01口返回油箱，阀单元V可由远程电信号控制阀的开度。
控制运算单元C包括反馈放大器9、伺服放大器10、运算器11，用于采集液压缸活塞杆的位移量，并生成伺服阀电流信号传输给阀单元V的V05接口，从而控制阀单元的开度。其具体连接关系是，阀单元的V05接口与控制运算单元C的C01接口相连，液压缸单元的A03接口处具有检测液压缸活塞杆位移的位移传感器，位移传感器将位移信号传输至控制运算单元C的C02接口。
频率分析单元F包括频率分析仪12，控制运算单元C的C03接口与频率分析单元F的F02接口相连、控制运算单元C的C04接口与频率分析单元F的F01接口相连。频率分析单元F用于分析电液伺服系统的频宽。
下面具体说明电液伺服系统频宽分析模型的工作流程。泵单元P工作时使电液伺服系统建立额定压力；频率分析单元F发出从0.1Hz到100Hz的不同频率、相同幅值1mm的正弦信号经F01接口传递给控制运算单元C的C04接口。而液压缸单元A的A03接口则向控制运算单元的C02接口传输液压缸活塞杆位移信号，运算器11将控制运算单元C接收到的频率分析单元F发送的信号与液压缸单元A传递过来的位移信号进行比较，经过反馈放大器9、伺服放大器10变换后成为伺服阀电流信号，该伺服阀电流信号由伺服放大器10传输给阀单元V的远程电控接口，即传输给阀单元的V05接口，伺服阀元件V根据此电流信号控制阀的开度，从而控制相应流量的液压油流至液压缸，也就是控制推动液压缸单元A的运动幅度。
频率分析单元F中的F02接口接收控制运算单元C的反馈信号，经过频率分析仪12分析后得出电液伺服系统的频宽。
本发明还提供一种基于AMESim的电液伺服系统频宽分析方法，利用以上所述的电液伺服系统频宽分析模型，进行以下步骤：
泵单元P工作，使电液伺服系统建立额定压力；
频率分析单元F发出不同频率、相同幅值的正弦信号，例如，从0.1Hz到100Hz的不同频率、相同幅值1mm的正弦信号，所述正旋信号经F01接口传递给控制运算单元C的C04接口；
液压缸单元A的A03接口向控制运算单元的C02接口传输液压缸活塞杆位移信号，运算器11将控制运算单元C接收到的频率分析单元F发送的信号与液压缸单元A传递过来的位移信号进行比较，获得位移偏差值，该位移偏差值经过反馈放大器9、伺服放大器10变换后成为伺服阀电流信号，该伺服阀电流信号由伺服放大器10传输给阀单元V的远程电控接口，即传输给阀单元的V05接口，伺服阀元件V根据此电流信号控制阀的开度，从而控制相应流量的液压油流至液压缸，也就是控制推动液压缸单元A的运动幅度；
频率分析单元F中的F02接口接收控制运算单元C的反馈信号，即液压缸活塞杆位移信号，经过频率分析仪12分析后得出电液伺服系统的频宽。图3即为分析得到的频宽特性曲线图，图中X轴是频率，单位是HZ，Y轴是频宽，单位是dB。可见，图中的频宽曲线是非线性的，可见，采用基于AMESim的电液伺服系统频宽分析模型，能够反应频宽真实的非线性变化。
以上，仅为本发明的较佳实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种基于AMESim的电液伺服频宽分析模型，包括：
泵单元，泵单元包括泵、油箱、电机、溢流阀；
阀单元，阀单元包括伺服阀元件；
液压缸单元，液压缸单元设置有位移传感器，位移传感器用于测量活塞杆的位移量，并传输给控制运算单元，
其中，泵单元经阀单元向液压缸单元提供液压油，使电液伺服系统建立额定压力；
频率分析单元，包括频率分析仪，频率分析仪发送不同频率、相同幅值的正弦信号给控制运算单元；
控制运算单元，包括反馈放大器、伺服放大器、运算器，位移传感器发送的活塞杆的位移量信号与频率分析单元发送来的不同频率、相同幅值的正弦信号由运算器进行比较，得到位移量偏差信号，并由反馈放大器、伺服放大器处理后形成伺服阀电流信号传输给阀单元，从而控制阀的开度；
其中，频率分析仪接收控制运算单元的反馈信号，分析得出电液伺服系统的频宽。
2.根据权利要求1所述的电液伺服频宽分析模型，其特征在于，不同频率、相同幅值的正弦信号是频率从0.1Hz到100Hz、幅值为1mm的正弦信号。
3.根据权利要求1所述的电液伺服频宽分析模型，其特征在于，
频率分析仪绘制出可视化的频宽特性曲线。
4.一种基于AMESim的电液伺服频宽分析方法，利用权利要求1至3中任一项所述的电液伺服系统频宽分析模型，进行以下步骤：
泵单元工作，使电液伺服系统建立额定压力；
频率分析单元发出不同频率、相同幅值的正弦信号，传递给控制运算单元；
运算器将控制运算单元接收到的频率分析单元发送的信号与位移传感器传递过来的位移信号进行比较，获得位移偏差值，该位移偏差值经过反馈放大器、伺服放大器变换后成为伺服阀电流信号，该伺服阀电流信号传输给阀单元，伺服阀元件根据此电流信号控制阀的开度；
频率分析仪接收控制运算单元的反馈信号，分析后得出电液伺服系统的频宽。
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