液壓仿真技術的應用與發展

李棟

摘要：仿真技術在液壓領域具有非常重要的作用。基于此，本文闡述了仿真技術在液壓領域的具體應用，包括液壓建模的方法等，并介紹了一些現代的液壓仿真技術軟件。還提出了液壓仿真技術的發展需求，來論述液壓仿真技術未來的發展趨勢。通過論述以上液壓仿真技術應用和發展的內容，來為研究人員提供一些參考。

關鍵詞：液壓仿真技術；專家系統；現代控制理論

計算機技術的發展及可靠性理論學科的逐漸成熟，推動了我國液壓仿真技術的進步。液壓仿真技術的日漸成熟，使其成為設計人員在設計液壓系統時，重要的輔助性工具。而基于仿真技術形成的液壓仿真軟件的數量也不斷增加，但我國的液壓仿真軟件和國外相比，還具有不足之處。因此，技術人員要不斷提高仿真技術，來促進液壓仿真技術發展進步。

1 液壓仿真技術的應用

1.1 液壓建模的方法

液壓仿真系統的研究重點是自動建模、仿真計算和輸入輸出。其中，自動建模屬于系統的原始模型物理性質，通過描述系統的物理性質，在庫支持下，建立系統；仿真計算是確保系統的運行穩定性；輸入輸出是指軟件的運行效率。液壓建模的仿真精度是系統運行的根本要求，在進行自動建模過程中，如果仿真精度低，建模效果就會產生差錯，這類誤差主要是彈性建模、阻尼系數等因素及非線性效應產生的結果。因此，想要提高仿真技術的精準度，需要不斷提升液壓建模技術，來促進液壓仿真技術的發展進步。

1.2 仿真技術的具體應用

仿真技術是以信息技術和相似原理為基準，利用系統模型來對設計進行模擬實驗的一種技術。按照模型性質進行劃分，仿真技術可分為物理、數學、數學物理混合仿真技術；按照時間標尺t1和實際時間t2比例來劃分，將t1/t2=1稱為實時仿真，t1/t2≠1稱為非實時仿真。仿真技術應用在液壓領域中主要表現為：

（1）通過物理理論來構建仿真系統的數字模型，將實驗和仿真結果進行對比，來驗證數字模型的精準度，并將其作為設計元件的依據；

（2）通過建立的數字仿真模型來確定液壓系統調整的范圍，來降低運行時間，提升工作效率；

（3）通過測試元件參數對系統動態影響，來確定參數的最佳匹配，提供設計的基礎數據；

（4）通過仿真實驗來驗證設計方案的可行性及對系統動態性能的影響。

1.3 現代液壓仿真技術軟件的應用

以仿真技術為基礎，構建的液壓仿真軟件是現代液壓仿真技術的應用重點。隨著科技的發展。一些傳統的液壓仿真軟件，比如日本的BGSP、德國DSH+等仿真軟件已經具以下功能：

（1）能夠靈活的組裝并建立液壓元件的模型。液壓仿真軟件可以適應多種仿真要求，但數據庫的局限性，無法滿足所有元件的建模要求；

（2）能夠實現多領域的建模仿真。在實際的工程設計中，很少有完全的液壓系統，大部分的液壓系統都是作為整體系統的一部分，這就給仿真設計提出了新的要求：需要增加模型。最常見的如德國的DSH+系統中，增加了一些電子和微機技術，而日本BGSP系統中也增加了機械、控制等技術；

（3）數據庫與文檔生成功能。仿真系統最主要的文檔是原理圖，還囊括元件的代數方程，參數信息等；

（4）圖形化操作界面。現如今的液壓仿真軟件大多數已經實現圖形化，應用范圍更加廣闊。在軟件中，元件的模型使用圖標來表示，型號和參數通過原理圖可以直接選取。依靠軟件自身攜帶的識別技術、拓撲技術等，會由計算機自動生成仿真程序；

（5）提供實時仿真功能及軟件接口。現如今的液壓仿真軟件包含了可變步長功能，再加上硬件的優化，極大的提升了仿真速度，達到了實時仿真效果。實時仿真可以使技術人員通過顯示屏，實時觀測系統的模擬運行狀況。在接口方面，MATLAB/SIMULINK成為了相關液壓軟件的通用接口[1]。

2 液壓仿真技術的發展方向

通過結合現代仿真軟件發展的情況，依托仿真技術，能夠分析出液壓仿真技術的發展趨勢：

（1）系統的建模和算法將成為研究重點。要持續發展建模技術，來為液壓仿真系統設計提供數據支持，提高仿真技術的可靠性。同時，相關的軟件的平臺已轉向計算機平臺，因此，需要不斷提升計算機技術，來滿足液壓仿真技術發展需求。

（2）專家系統設計。依托現代控制理論和AI數據庫，設計系統結構，同時確定系統的參數，縮短系統設計時間，實現系統最優化效果。

（3）研究實時仿真技術。為突出仿真技術的效果，需要不斷研究實時仿真技術，使得結果可以通過3D動畫技術呈現。同時，需要構建一個類似于三維實體系統，來提高仿真技術的數據處理速度。

（4）物理系統和仿真軟件的連接作用。將物理部件作為仿真模型的重要部分，來優化模型的設計過程，使運行更加流暢。現如今，我國很多武器的研發設計中，就采用了半實物仿真系統。在液壓仿真系統中，半實物仿真系統的應用難點是接口，額外的傳感器增加了費用，還擴大了誤差，使得仿真系統趨于復雜化。

（5）半物理仿真技術。半物理仿真技術是在仿真模型中，增加物理模型，來簡化仿真難度。當某些元件無法建模時，或者在特殊要求下，半物理仿真技術能夠使系統成為模型一部分，進而提高仿真效果。在研究半物理仿真技術時，注重的關鍵是模型中的物理內容和其他內容的整合與銜接問題[2]。

3 結論

綜上所述，通過優化仿真系統的建模能夠促進液壓仿真技術發展。在此基礎上，要持續發展建模技術，來為液壓仿真系統設計提供數據支持，提高仿真技術的可靠性；同時，通過建立的數字仿真模型來確定液壓系統調整的范圍，來降低運行時間，提升工作效率。因此，研究人員可以合理設計專家系統、重點研究實時仿真技術來推動液壓仿真技術進步。

參考文獻：

[1]姚汝君.液壓仿真技術在鍛壓設備中的應用及展望[J].能源與節能，2017（07）：178179.

[2]李光彬，韓利偉，韓彬.液壓技術的現狀及發展趨勢[J].江蘇科技信息，2016（24）：7475.