液压仿真技术的应用与发展

李栋

摘要：仿真技术在液压领域具有非常重要的作用。基于此，本文阐述了仿真技术在液压领域的具体应用，包括液压建模的方法等，并介绍了一些现代的液压仿真技术软件。还提出了液压仿真技术的发展需求，来论述液压仿真技术未来的发展趋势。通过论述以上液压仿真技术应用和发展的内容，来为研究人员提供一些参考。

关键词：液压仿真技术；专家系统；现代控制理论

计算机技术的发展及可靠性理论学科的逐渐成熟，推动了我国液压仿真技术的进步。液压仿真技术的日渐成熟，使其成为设计人员在设计液压系统时，重要的辅助性工具。而基于仿真技术形成的液压仿真软件的数量也不断增加，但我国的液压仿真软件和国外相比，还具有不足之处。因此，技术人员要不断提高仿真技术，来促进液压仿真技术发展进步。

1 液压仿真技术的应用

1.1 液压建模的方法

液压仿真系统的研究重点是自动建模、仿真计算和输入输出。其中，自动建模属于系统的原始模型物理性质，通过描述系统的物理性质，在库支持下，建立系统；仿真计算是确保系统的运行稳定性；输入输出是指软件的运行效率。液压建模的仿真精度是系统运行的根本要求，在进行自动建模过程中，如果仿真精度低，建模效果就会产生差错，这类误差主要是弹性建模、阻尼系数等因素及非线性效应产生的结果。因此，想要提高仿真技术的精准度，需要不断提升液压建模技术，来促进液压仿真技术的发展进步。

1.2 仿真技术的具体应用

仿真技术是以信息技术和相似原理为基准，利用系统模型来对设计进行模拟实验的一种技术。按照模型性质进行划分，仿真技术可分为物理、数学、数学物理混合仿真技术；按照时间标尺t1和实际时间t2比例来划分，将t1/t2=1称为实时仿真，t1/t2≠1称为非实时仿真。仿真技术应用在液压领域中主要表现为：

（1）通过物理理论来构建仿真系统的数字模型，将实验和仿真结果进行对比，来验证数字模型的精准度，并将其作为设计元件的依据；

（2）通过建立的数字仿真模型来确定液压系统调整的范围，来降低运行时间，提升工作效率；

（3）通过测试元件参数对系统动态影响，来确定参数的最佳匹配，提供设计的基础数据；

（4）通过仿真实验来验证设计方案的可行性及对系统动态性能的影响。

1.3 现代液压仿真技术软件的应用

以仿真技术为基础，构建的液压仿真软件是现代液压仿真技术的应用重点。随着科技的发展。一些传统的液压仿真软件，比如日本的BGSP、德国DSH+等仿真软件已经具以下功能：

（1）能够灵活的组装并建立液压元件的模型。液压仿真软件可以适应多种仿真要求，但数据库的局限性，无法满足所有元件的建模要求；

（2）能够实现多领域的建模仿真。在实际的工程设计中，很少有完全的液压系统，大部分的液压系统都是作为整体系统的一部分，这就给仿真设计提出了新的要求：需要增加模型。最常见的如德国的DSH+系统中，增加了一些电子和微机技术，而日本BGSP系统中也增加了机械、控制等技术；

（3）数据库与文档生成功能。仿真系统最主要的文档是原理图，还囊括元件的代数方程，参数信息等；

（4）图形化操作界面。现如今的液压仿真软件大多数已经实现图形化，应用范围更加广阔。在软件中，元件的模型使用图标来表示，型号和参数通过原理图可以直接选取。依靠软件自身携带的识别技术、拓扑技术等，会由计算机自动生成仿真程序；

（5）提供实时仿真功能及软件接口。现如今的液压仿真软件包含了可变步长功能，再加上硬件的优化，极大的提升了仿真速度，达到了实时仿真效果。实时仿真可以使技术人员通过显示屏，实时观测系统的模拟运行状况。在接口方面，MATLAB/SIMULINK成为了相关液压软件的通用接口[1]。

2 液压仿真技術的发展方向

通过结合现代仿真软件发展的情况，依托仿真技术，能够分析出液压仿真技术的发展趋势：

（1）系统的建模和算法将成为研究重点。要持续发展建模技术，来为液压仿真系统设计提供数据支持，提高仿真技术的可靠性。同时，相关的软件的平台已转向计算机平台，因此，需要不断提升计算机技术，来满足液压仿真技术发展需求。

（2）专家系统设计。依托现代控制理论和AI数据库，设计系统结构，同时确定系统的参数，缩短系统设计时间，实现系统最优化效果。

（3）研究实时仿真技术。为突出仿真技术的效果，需要不断研究实时仿真技术，使得结果可以通过3D动画技术呈现。同时，需要构建一个类似于三维实体系统，来提高仿真技术的数据处理速度。

（4）物理系统和仿真软件的连接作用。将物理部件作为仿真模型的重要部分，来优化模型的设计过程，使运行更加流畅。现如今，我国很多武器的研发设计中，就采用了半实物仿真系统。在液压仿真系统中，半实物仿真系统的应用难点是接口，额外的传感器增加了费用，还扩大了误差，使得仿真系统趋于复杂化。

（5）半物理仿真技术。半物理仿真技术是在仿真模型中，增加物理模型，来简化仿真难度。当某些元件无法建模时，或者在特殊要求下，半物理仿真技术能够使系统成为模型一部分，进而提高仿真效果。在研究半物理仿真技术时，注重的关键是模型中的物理内容和其他内容的整合与衔接问题[2]。

3 结论

综上所述，通过优化仿真系统的建模能够促进液压仿真技术发展。在此基础上，要持续发展建模技术，来为液压仿真系统设计提供数据支持，提高仿真技术的可靠性；同时，通过建立的数字仿真模型来确定液压系统调整的范围，来降低运行时间，提升工作效率。因此，研究人员可以合理设计专家系统、重点研究实时仿真技术来推动液压仿真技术进步。

参考文献：

[1]姚汝君.液压仿真技术在锻压设备中的应用及展望[J].能源与节能，2017（07）：178179.

[2]李光彬，韩利伟，韩彬.液压技术的现状及发展趋势[J].江苏科技信息，2016（24）：7475.