1 머리말
과학 기술, 시뮬레이션 이론 및 컴퓨터 기술이 지속적으로 발전함에 따라 시뮬레이션 기술이 지속적으로 향상되었습니다. 오늘날의 과학 연구에서 시뮬레이션 기술은 과학 연구 수준을 높였다. 연구 주기를 단축하고, 과학 연구 비용과 위험을 줄이고, 각 분야의 융합을 촉진하고, 과학 연구 성과를 생산성으로 전환하는 과정을 가속화했다. 시뮬레이션 기술은 이미 과학 연구에서 없어서는 안 될 실용 기술이 되었다고 할 수 있다.
AMESim 은 유체, 기계, 제어, 전자기 등의 엔지니어링 시스템을 위한 보다 완벽한 통합 시뮬레이션 환경 및 솔루션을 제공하는 매우 우수한 시뮬레이션 소프트웨어입니다.
2 AMESim 소개
Amesim (advanced modeling environment for per-forming simulation of engineering systems) 은 1995 년 프랑스 lmag—ine 이 내놓은 본드 그래프 기반 유압/기계 시스템입니다 AMESim 은 기존 모델 및/또는 새 서브모델 컴포넌트를 사용하여 설계를 최적화하는 데 필요한 실제 프로토타입을 구축할 수 있는 시간 도메인 시뮬레이션 모델링 환경을 제공합니다. 쉽게 식별할 수 있는
사용표준 ISO 아이콘 및 간단하고 직관적인 멀티포트 상자. 복잡한 시스템 및 사용자가 필요로 하는 특정 애플리케이션 인스턴스를 쉽게 설정할 수 있습니다. 모델 및 시뮬레이션 매개변수를 수정하고, 정상 상태 및 동적 시뮬레이션을 수행하고, 곡선을 그리고, 시뮬레이션 결과를 분석할 수 있습니다. 인터페이스는 비교적 친숙하고 조작이 매우 편리합니다. AMESim 을 사용하면 사용자에게 친숙한 실제 응용 프로그램을 사용하여 모든 구성요소 또는 회로의 동적 특성을 연구할 수 있습니다. 이는 모델 라이브러리의 개념을 통해 수행할 수 있습니다. 모델 라이브러리는 사용자 지정을 통해 지속적으로 업그레이드 및 개선할 수 있습니다.
A Sim 의 기본 기능은 다음과 같습니다.
(1) 다 분야 모델링 시뮬레이션 플랫폼
AMESim 은 기계, 유압, 공압, 열, 전기, 자기 등의 물리적 분야와 같은 통합 플랫폼에서 여러 분야의 시스템 엔지니어링을 모델링하고 시뮬레이션했습니다. 서로 다른 분야 모듈 간의 직접적인 물리적 연결 방식은 AMESim 을 다학과 분야 시스템 _ 딩 모델링 및 시뮬레이션의 표준 환경으로 만듭니다.
(2) 그래픽 물리적 모델링 방법
AMESim 은 엔지니어링 기술자가 사용합니다. 모델링된 언어는 엔지니어링 기술 언어입니다. 시뮬레이션 모델의 확장 또는 변경은 모두 그래픽 인터페이스 (GUI) 를 통해 이루어집니다. 사용자는 프로그램 코드를 작성할 필요가 없습니다. 이를 통해 사용자는 번거로운 수학적 모델링에서 벗어나 물리적 시스템 자체의 설계에만 집중할 수 있습니다.
(3) 강력한 2 차 개발 능력
AMESim 제품군의 AMESet 는 사용자가 AMESim 의 모든 모델 코드를 직접 호출할 수 있을 뿐만 아니라 자신의 C 또는 포트란 코드 모델을 그래픽 모듈로 통합할 수 있는 표준화, 표준화 및 그래픽 2 차 개발 플랫폼을 제공합니다.
(4) 강력한 지능형 솔루션
AMESim 의 지능형 해결자는 사용자가 설정한 모형의 수학적 특성에 따라 최적의 적분 알고리즘을 자동으로 선택하고, 다양한 시뮬레이션 시점의 시스템 특성에 따라 적분 알고리즘을 동적으로 전환하고 통합 단계를 조정하여 시뮬레이션 시간을 단축하고 시뮬레이션 정확도를 높일 수 있습니다.
(5) 정렬된 분석 도구
AMESim 은 사용자가 시스템을 분석하고 최적화할 수 있는 완벽한 분석 도구를 제공합니다. 선형화 분석 _ [(시스템 특성 값의 해석 Bode 다이어그램; 니콜스 다이어그램; Nyquist 다이어그램; 루트 궤적 분석), 모달 해석 도구, 스펙트럼 분석 도구 및 모형 단순화 도구
AMESim 버전 4.2 에서는 3D 시각화 기능 (AMEAn—imation) 이 추가되어 AMESIM 이 사용자의 AMES．im2D 매커니즘 라이브러리에서 만든 모형을 3D 시각화 모델로 자동 변환할 수 있으므로 자신이 설계한 매커니즘의 움직임을 명확하게 볼 수 있습니다. 또한 4.2 릴리즈에는 사용자가 AMESim 에서 직접 DOE (실험 분석) 를 수행하고 분석 및 품질 분석을 최적화할 수 있는 분석 기능 모듈이 추가되었습니다.
AMESim 은 비교적 성숙한 소프트웨어이지만
의 단점도 있습니다.(1) 컴포넌트 모델도 많은 매개변수를 설정해야 합니다.
(2) 시뮬레이션 구성요소는 비교적 고정되어 있습니다. 시스템 시뮬레이터가 비교적 특별한 구성요소를 필요로 할 때, 일반 기술자의 사용에 도움이 되지 않는 매우 전문적인 프로그래밍 기술과 경험이 필요합니다. 현재는 건설 기계와 기타 더 광범위한 분야에 적용될 수 없다.
(3) 신호 처리에는 여전히 유연성이 부족합니다. 예를 들어, 여러 신호를 비교하거나 간단한 작업을 하는 것은 그리 간단하지 않습니다.
유압 시스템에 3 AMESim 적용
AMESim 은 그림 1 (일부 구성요소):
와 같이 유압 시스템을 위한 표준 시뮬레이션 모형 라이브러리를 작성합니다그림 1 표준 유압 라이브러리
유압 시스템의 다양한 구성 요소로 인해 표준 라이브러리는 모든 모델링 요구 사항을 충족할 수 없으므로 AMESim 은 기본 라이브러리 설계 HCD(Hydraulic Component Design) 를 제공합니다. HCD 를 사용하면 표준 라이브러리에 없는 유압 모형을 작성할 수 있으며 그림 2 (일부 구성요소) 와 같이 표준 라이브러리에 이미 제공된 모형도 작성할 수 있습니다.
그림 2 HCD 라이브러리
다음은 유압 시스템 시뮬레이션에서 AMESim 의 적용을 보여 주는 두 가지 구체적인 유압 시스템입니다.
3.1 밸브 제어 유압 실린더 시스템 시뮬레이션
위치 피드백이 있는 일반적인 밸브 제어 유압 실린더 시뮬레이션 시스템 다이어그램이 그림 3 에 나와 있습니다. 변위 센서는 유압 실린더의 위치 신호를 지정된 신호와 비교하여 증폭기를 통해 확대된 후 3 비트 4 방향 전자기 비율 밸브의 입력 신호로 3 비트 4 방향 밸브의 개방도를 제어하여 유압 실린더 피스톤 로드의 전진 또는 후퇴를 비례적으로 제어합니다.
시뮬레이션 프로세스는 다음과 같습니다.
그림 3 밸브 제어 유압 실린더 AMESIm 시뮬레이션 시스템 구조도
먼저 AMESim 환경으로 들어가 Sketch 모드를 활용하고 시스템에서 제공하는 유압, 기계 및 신호 라이브러리를 호출하여 그림 3 과 같은 시스템 구조도를 설정합니다. 그런 다음 매개변수 모드에서 시뮬레이션 모형의 각 그래픽 모듈에 대해 원하는 매개변수 값을 설정하고 마지막으로 Run 모드에서 시뮬레이션 모형을 실행하면 시뮬레이션 결과를 얻을 수 있습니다.
그림 4 는 주어진 신호와 유압 실린더의 실제 변위 대비 곡선입니다. 그림에서 볼 수 있듯이 실제 곡선과 요구 사항 곡선은 매우 가깝습니다. 또한 시스템은 처음 6 S 에서 편차 비교 및 조정을 거쳐 안정된 상태에 도달했다는 것을 알 수 있습니다.
그림 4 주어진 신호와 유압 실린더의 실제 변위 곡선 비교
그림 5 에서 볼 수 있듯이 시스템은 불안정한 단계에서 유압 실린더 수출입 유량이 크게 다르다. 다른 요인의 영향을 고려하지 않고 시뮬레이션 결과는 여전히 매우 좋다.
그림 5 유압 실린더 수출입 유량 곡선 비교
3.2 비례 속도 조절 밸브 성능 곡선 시뮬레이션
이 비례 속도 조절 밸브는 차압 보상성 전기 유압비례 속도 조절 밸브를 선택했는데, 이 밸브는 한 비율의 전자석이 직접 구동하는 스로틀 밸브와 상류에 설치된 단단 차압 감압 밸브로 구성되어 있다. 해당 구조도는 그림 6 에 나와 있습니다.
그림 6 비례 속도 조절 밸브 회로도
AMESim 표준 모델 라이브러리에는 비율 조정 밸브 모델이 없으므로 HCD 를 사용하여 비율 조정 밸브를 모델링해야 합니다. 설정된 모델은 그림 7 에 나와 있습니다.
먼저 AMESim 의 Reaplay 도구를 사용하여 그림 8 에서와 같이 오일 다이어그램을 검사하여 작성된 모형이 올바른지 확인할 수 있습니다 (그림의 화살표는 오일의 흐름 방향을 나타냄). 다음으로 각 모듈에 대해 원하는 숫자 값을 설정하여 결과를 시뮬레이트합니다. 그림 9 는 정상 상태에서 비례 속도 조절 밸브의 q-i 그래프입니다.
그림 7 축척 속도 조절 밸브 AMESim 모형 다이어그램
그림 8 비례 속도 조절 밸브 오일 로드맵
그림 9 비례 속도 조절 밸브 q-i 곡선
다음은 AMESim 의 배치 기능을 사용하여 밸브의 시스템 매개변수가 성능 곡선에 미치는 영향을 비교합니다. 비례 속도 조절 밸브 시스템의 두 스프링이 성능 곡선에 미치는 영향은 매우 크며, 그림 10 과 같이 스로틀 스프링 강성 계수 3 ~ 7N/MM 을 비례적으로 설정합니다. 동일한 입력 전류 신호에서 스프링 강성이 성능 곡선에 미치는 영향은 스프링 강성이 증가함에 따라 비례 속도 조절 밸브를 통한 흐름이 점차 감소합니다.
그림 10 비례 속도 조절 밸브의 성능에 미치는 스프링 강성의 영향
4 결론
AMESim 은 효과가 좋고 복잡하지 않은 시뮬레이션의 새로운 방법을 개척했다. 동시에 강력한 분석 기능으로 다중 도메인 모델 직접 연결 시뮬레이션에 적용할 수 있는 장점이 있습니다. 신제품의 설계 개발을 안내하고, 기존 제품을 모델링하고, 매개변수를 수정할 수 있을 뿐만 아니라, 고장에 대한 시뮬레이션 연구도 수행할 수 있으며, 운영적으로도 매우 간단합니다. 예측할 수 있다: AMESim 시뮬레이션 기술은 강력한 생명력을 가지고 있다. 건설 기계에서 점점 더 광범위하게 응용될 것이다.