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第五届全国流体传动与控制学术会议暨2008年中国航空学会液压与气动学术会议

液压系统仿真技术与仿真软件研究

1,2111
孙成通；陈国华；蒋学华；韩虎

(1．临沂师范学院工程学院山东临沂276005
2．山东科技大学机电学院山东青岛266510)

摘要：首先，对液压系统仿真技术进行了详细分析和研究，给出了液压系统仿真技术及仿真软件的历史发展过程。然后，
介绍了几种有代表性的液压系统仿真软件：Hopsan，ADAMS/Hydraulics，Matlab/Simulink，AMESim，分析了这些软件各自
的特点，分别给出了每种软件的工程实例应用。最后，对液压系统仿真技术及其仿真软件的发展方向进行了展望。
关键词：液压系统；仿真技术；仿真软件；仿真方法
中图分类号：TP391
分析、研究和设计该系统的目的。而计算机仿真就
是利用现代计算机技术，对待分析的系统进行数字
1前言*建模，并根据需要编制相应的程序对系统模型进行
仿真分析的过程。
仿真技术是出自对系统研究的需要，用系统的
模型对真实的或设计中的系统进行试验，以达到分2液压系统仿真技术及其发展历程
析、研究和设计该系统的目的。而计算机仿真就是
利用现代计算机技术，对待分析的系统进行数字建液压系统仿真技术开始与20世纪50年代，当
模，并根据需要编制相应的程序对系统模型进行仿时Hanpun和nightingle分别对液压伺服系统作了
真分析的过程。动态性能分析，用传递函数法，分析系统的稳定性
正是随着机电一体化技术在现代机械中的应及频率响应特性，这是一种用于单输入单输出系统
用，液压系统在一台机械中的造价占整个机械的比的简单方法，如今仍被广泛应用。随后各种样式的
率越来越高，并且液压系统越来越复杂，因此在对液压系统仿真软件被开发出来。
液压系统进行设计和分析，困难越来越大。与此同1973年，美国俄克拉何马洲立大学推出第一个
时，流体力学、现代控制理论、算法理论、可靠性HYDSIM程序，该软件首次采用液压元件功率口模
理论等相关学科的迅速发展，尤其是计算机技术的型方式进行建模，并且模型可以重复使用；1974年
突飞猛进，液压仿真技术和相应的仿真软件日臻完德国亚深工业大学开始研制仿真软件包DSH，该软
善。目前在液压系统领域，仿真技术及其仿真软件件具有面向原理图建模，模型中含有非线性等优点，
迅速发展，仿真技术在液压领域的应用主要体现在但存在模型库及系统描述文件需人工管理、新元件
[1]：通过理论推导建立已有液压元件或系统的数学描述繁琐、系统阶次不易降低等缺点[2]。随后，英
模型，用实验结果与仿真结果进行比较，验证数学国巴斯大学也开始研制液压系统仿真软件包
模型的准确度，并把这个数学模型作为今后改进和HASP，利用功率键合图法建模，采用数学模型
设计类似元件或系统的仿真依据；通过建立数学模FORTRAN子程序自动生成，该软件的缺点是不够
型和仿真实验，确定已有系统参数的调整范围，从直观，对用户要求太高；与此同时，美国麦道公司
而缩短系统的调试时间，提高效率；通过仿真实验率先开发出AFSS仿真软件包[3]，用以预测液压元
研究测试新设计的元件各结构参数对系统动态特件和系统工作性能。
性的影响，确定参数的最佳匹配，提供实际设计所80年代西欧和美国相继又推出许多实用的液
需模型对真实的或设计中的系统进行试验，以达到压系统仿真软件，首先是德国的DSH和英国的
HASP研制成功；随后美国俄克拉何马洲立大学于
*十一五科技支撑计划课题（资助号：2006BAB11B05）。
20080610收到初稿,
20080615收到修改稿
月第五届全国流体传动与控制学术会议暨2008年中国航空学会液压与气动学术会议

1984年又推出PERSIM；芬兰坦培尔工业大学1986如浙江大学通过引进德国DSH液压仿真软件进行
年又推出CAT-SIM[4]；瑞典从1979年开始研制，历二次开发，在此基础上推出了SIMUL/ZD液压仿真
时八、九年推了HOPSAN真软件；美国Hydrauasoft专用软件；北京航空学院研制出FPS通用仿真程序；
公司开发的HYSAN动态仿真软件可以预示液压系上海交通大学自主研制开发的针对液压原理图的仿
统和元件的时间响应、稳定性和他性能，输出包括真软件包HY-CAD；浙江大学流体传动及控制研究
瞬态响应图、压力、流量、位移速度和加速度等参所与国营183厂一合作开发的液压系统及元件仿真
数的表图[5]；美国在80年代末开发的面向键合图的软件系统DLYSIM，但这些仿真软件同国外相比，
动力系统通用仿真程序ENPORT，已在一定的范围还存在很大的差距。目前浙江大学、清华大学、大
获得应用，但该程序需在容量、大型计算机上运行，连理工大学、北京航空航天大学和华中科技大学等