液压仿真技术的现在和未来

　　1 前言

　　

　　对液压元件和系统利用计算机进行仿真的研究和应用已有30 年的历史。随着流体力学，现代控制理论，算法理论，可靠性理论等相关学科的发展，特别是计算机技术的突飞猛进，液压仿真技术也日益成熟，越来越成为液压系统设计人员的有力工具。鉴于20 世纪90 年代末以前液压仿真技术在国内外发展的情况，前人已有较多的介绍，本文不再详述，而是着重于近期的发展以及未来的方向。

　　

　　2 现代液压仿真技术与软件

　　

　　从20 世纪70 年代初开始，国外开始进行液压系统和元件的计算机数字仿真研究，我国也从20 世纪70年代末80 年代初开始进行液压系统与元件的仿真研究。经过几十年的研究开发，液压仿真软件包的性能实现了从原先的精度低，速度慢发展到精度高，速度快；从只能处理单输入、单输出的线性系统发展到能处理多输入、多输出的非线性系统；从复杂的编程和输入发展到交互友好的图形用户界面等都有极大的提升。特别是近几年，国外尤其在欧洲液压仿真技术得到了飞速发展，各款老牌的液压仿真软件纷纷推出了面目一新的版本。如英国的Bathfp ，瑞典的Hopsan ，德国的DSH + 等。另外一些擅长液压仿真的综合系统仿真软件在商业上也获得了很大的成功，具代表性的有法国的AMESIM，波音公司的Eay5。

　　

　　作为液压系统仿真软件包，无论是由商业软件公司还是大学研究机构开发的，都已经存在很长一段时间了，然而它们开始得到普遍的应用还是最近的事。从几个主流仿真软件的建模和仿真算法看，大致可以按图1 所示分类。

　　图1 建模和仿真算法

图1 所示的建模和仿真算法并没有绝对的优劣之分，各种软件可以说都发展到了成熟应用的阶段。信号流的方法比较适合于设计控制系统，通常表示为方块图的形式。能量端口的方法在能被描述成环路图的系统中得到了很好的应用，因为环路图就表示了系统的物理拓扑结构。在积分运算器的设计上，大部分软件采用了集中式运算器。随着计算机硬件技术和算法发展，集中式运算器的仿真速度也已不是瓶颈。而分布式运算器则对系统中的元件分别设定积分步长，提高了仿真速度，并对并行处理可以更好的支持。

　　

　　而纵观近几年液压仿真技术的发展，可以看出现代液压仿真软件具有以下特点：

　　

　　(1) 通用液压元件模型库和支持特定模型的创建显然，通用的元件库是核心，没有通用的液压元件模型库，一个软件也就不能被称为液压仿真软件了。支持用户自定义元件模型的创建也是必不可少的，因为无论通用模型库多么完美，也不可能包含用户对元件模型的全部要求。如在Amesim 里，自定义元件模型就是由软件自带的零件模块组装；