基于AMESim/MATLAB的液压换向阀的优化设计

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Optimization of Hydraulic Spool Valve Based on AMESim/MATLABJIA Wenhua .YIN Chenbo .CAO Donghui(1.School of Mechanical Engineering，Nanjing Institute of Technology，Nanjing Jiangsu 2 1 1 1 67，China；2.School of Mechanical and Power Engineering，Nanjing University of Technology，Nanjing Jiangsu 210009，China；3.SANY Co.，Ltd.，Kunshan Jiangsu 215300，China)Abstract：A method to simulate a hydraulic system based on AMESim and MATLAB was presented. The characteristic of AMES-im was introduced.The simulation model of a spool valve system was established and initialized in AMESim.Taking advantage of theinterface of AMESim and MATLAB，the simulation was made in MATLAB，shown in AMESim.The simulation results show that thismethod is an efective way to improve the performance of the spool valve with V-notch。

Keywords：AMESim/MATLAB CO-simulation；Spool valve；Structure optimization在如今的科学研究中，仿真技术提高了科学研究水平，降低了科学研究成本及风险，加速了科研成果转化为生产力的进程。AMESim (Advanced ModelingEnvironment for Simulations of Engineering Systems)为流体、机械等工程系统提供了-个较为完善的综合仿真环境 。AMESim可以利用HCD (Hydraulic Com。

AMESim还提供 了与 MATLAB等仿 真软件 的接口 ，根据所设计的换向滑阀的实际参数，联合利用 AMESim和MATLAB建立仿真模型并进行系统优化，可以达到优化液压滑向阀结构参数的目的。

在进行 AMESim和 MATLAB联合仿真前必须设置 MATLAB路径，即将路径%AME% 、matlab、amesim添加到MATLAB路径列表中。其中，%AME%是 AMESim的安装目录。

1 建立仿真模型以典型的液压三位四通换向阀系统为例。图1为建立的仿真模型，滑阀阀口采用4个单级 V型节流槽，假设流经节流槽的压差不变，液压回路所得的流量与通流面积成比例。图2中换向滑阀的预期通流面积曲线为优化设计的目标曲线，该曲线的点坐标数据存在ASCI文件中，该 ASCI文件被打包成 .an'le”文件，目标函数采用最小二乘估计。

1-压力源 2-单向阔 3--溢流阀 4-油箱 5-被试换向阀6-压力传感器 7-流量传感器 8-换向阀预期开启 曲线9- 目标函数 10-模拟负载AB接口图 1 AMESim滑阀系统模型图收稿 日期：2012-07-06基金项目：南京工程学院引进人才项目 (YKJ201101)；南京工程学院青年重点基金项目 (QKJA201201)；江苏省重大科技支撑资助项目 (BE2011187)作者简介：贾文华 (1980-)，女，博士，讲师，主要从事工程机械与流体传动等方面的研究。E-mail：wenhuia###gmail.corn。

第15期 贾文华 等：基于AMESim/MATLAB的液压换向阀的优化设计 ·183-P Tv型槽示意 图图2 单级 V型节流槽结构示意图V型节流槽需要优化的结构参数有3个，设置经验初始值h2 mm，L，5 mm， 15。。系统中其余主要参数 弹簧刚度 40N/ram，油 缸 缸 径 150mm， 油 液 黏 度 850kg/m3。选择 AMESim的运 行 模 式 (RunMode)”，初始条件下的通流面积曲线见图3∩以看出：系统 的经验特 图3 优化前通流面积曲线性曲线与期望曲线相差较大，需要对滑阀的结构参数优化。

2 优化仿真使用 MATLAB的fminsearch函数求解多变量无约束函数的最小值，来优化节流槽滑阀的结构参数，其调用格式为 fminsearch(fun， 。)，其中fun为多元函数， 。为初值。优化仿真流程如图4所示。

f 开始 I利用HCD在AMESim建立仿真模型l 设置液压系统参数 l1 初步设置V型节流槽参数 ，Ll，设置 MATLAB与AMESim 的接口在 MATLAB中编写优化程序，运行AMESim仿真I仿真完毕，得到优化结果l图4 V型槽滑阀优化仿真流程图%建立 VSpoolValve.m文件Function[optimalR]USpoolVave(X)AME-system opdesign：%设置参数Ameputp( opdesign，Vshen，X(1))；Ameputp(opdesign，Vcheng，x(2))；Ameputp(opdesign，vjiao，x(3))；%开始仿真[optimalR，var]amerun(opdesign)；%输出目标函数optimalRresults(33，end)；然后在 MATLAB命令行输人Xfminsearch(VSpoolVave， [2.0，5.0，15])；%显示结果Disp([V型深 (mm)num2str(x(1))]Disp([V型行程 (mm) num2str(x(2))]Disp([V型角 (度) num2str(x(3))]执行所提出的以上优化程序，得到优化结果：V型槽 深 h2.5 mm，V型行 程 L 5.25 mm，V型角 15。。应用优化后的仿真结果，得到如图 5所示的通流面积曲线。优化后的实际滑阀通流面积曲线与期望 曲线非秤近，优化结果良好。

3 结束语图5 优化后通流面积曲线利用 AMESim与MATLAB联合仿真技术可以取长补短，发挥各自优势，在液压元件及系统的设计、优化等方面发挥巨大的作用。在AMESim中，对典型的液压阀系统进行数学建模，并借助 MATLAB软件进行联合仿真，达到预期的目的，这为液压滑阀的优化设计和分析提供了有力工具。