液压系统半实物仿真平台设计
摘 要：结合液压系统仿真计算技术和自动化试验技术，构建了液压系统半实物仿真平台，通过仿真计算模拟液压系统的环境参数和控制规律，利用实物模型模拟难以建立数学模型的液压元件。重点介绍了液压系统半实物仿真平台布局结构、仿真模型建立过程以及仿真过程控制系统，并针对某液压起竖系统进行了应用分析。
关键词：液压系统; 半实物仿真;
液压系统是现代工程技术发展的重要领1域，液压系统在传统的设计或改进过程中只能通过静态试验或动态试验来对一些重要参数进行验证，而难以对工作过程中的具体状态进行准确描述。随着计算机技术的发展，系统仿真技术已经成为大型系统研究和试验的关键技术，为深入了解和掌握系统的内在规律和性能，并采取相应的控制策略提供了有效的途径。
按模型划分，仿真可分为数字仿真、半实物仿真和半实物仿真[1]。随着流体力学、现代控制理论和算法理论等的研究和发展，液压数字仿真技术得到了长足发展，出现了DSH、AmeSim、Easy5 等多种液压仿真工具[2]。但由于有些液压元件结构复杂，建立其完善的数学模型困难，因此采用全数字仿真难以实现;同时由于液压系统除自身回路复杂外，其工作状态受控制过程、负载环境等共同作用，进行实物仿真成本较，难度大。因此建立半实物仿真模型，利用数字模型模拟液压系统的环境参数、控制规律及简单回路，利用实物模型模拟难以建立数学模型的液压元件，可较好的实现液压系统的仿真分析。本文针对某型导弹发射车快速调平、起竖系统的研制需要，结合液压仿真技术和自动化测试技术，建立液压系统半实物仿真平台。
1 布局结构
半实物仿真有时也称硬件在回路仿真，即在仿真过程中，包含实际硬件装置的运行情况。其基本原理是利用数据采集控制模块将实时运算的数学模型和实际运行的实物模型构成一个整体，模拟实际系统的运行情况。在仿真过程中，实时运算的数学模型产生实物模型运行所需的控制参数，并通过数据采集控制模块实现对实物模型运行过程的控制;同时数据采集控制模块获得实物模型运行参数，并传递给实时运算的数学模型进行处理计算。
在液压半实物仿真系统中，数学模型可以由matlab/Simulink、stateflow 以及simMechanics 等工具在普通计算机上建立，数学模型的运算通过实物仿真计算机完成，实物模型的运行则在液压试验台上完成，而试验台的测控系统与实时仿真计算机的采集控制系统进行通讯，构成数据采集控制模块。液压系统仿真平台在布局结构上如图1 所示。
上位机采用高性能微机，主要实现模型建立，仿真过程管理和数据处理等功能;实时仿真计算机采用DSpace，完成实物模型测试信号的采集和实时仿真计算功能[3];数据通道由高性能串口总线组成，在实时仿真计算中实现通用试验测控系统与实时仿真计算机之间的数据传输[4]。通用试验测控系统、监控/维护计算机、液压缸试验台、液压系统试验台和其他试验台属于按液压试验标准建设。在仿真试验过程中，液压系统试验台和液压缸试验台上安装仿真系统中的一些主要实物模型部分，如调平回路、车腿油缸、起竖回路、起竖控制系统和起竖油缸等。通用试验测控系统在仿真过程中控制各测试设备完成试验、测试工作，实现试验过程的自动化，同时与实时仿真计算机实现数据传输工作。
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