本發(fā)明涉及一種攤鋪機(jī)自動(dòng)找平系統(tǒng)仿真建模方法，屬于工程機(jī)械領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
：瀝青混凝土攤鋪機(jī)是高等級(jí)路面鋪筑的核心設(shè)備，對(duì)路面施工質(zhì)量具有重要影響。平整度是評(píng)價(jià)高等級(jí)公路使用質(zhì)量的一個(gè)重要參數(shù)，是路面施工控制中的重要環(huán)節(jié)，而攤鋪機(jī)自動(dòng)找平系統(tǒng)是決定控制路面平整度的關(guān)鍵部件。隨著公路建設(shè)的迅猛發(fā)展，對(duì)路面平整度的要求也不斷提升，因此有必要對(duì)攤鋪機(jī)自動(dòng)找平系統(tǒng)進(jìn)行深入研究。攤鋪機(jī)自動(dòng)找平系統(tǒng)由熨平裝置、找平液壓系統(tǒng)及找平控制系統(tǒng)組成，是機(jī)、電、液一體化技術(shù)的典型應(yīng)用。影響找平系統(tǒng)性能的因素眾多，包括液壓系統(tǒng)、控制策略及機(jī)械結(jié)構(gòu)等一系列因素，僅僅依靠試驗(yàn)手段對(duì)自動(dòng)找平系統(tǒng)進(jìn)行研究，存在測(cè)試成本高、測(cè)試周期長(zhǎng)、參數(shù)修改困難等缺點(diǎn)。現(xiàn)有攤鋪機(jī)自動(dòng)找平系統(tǒng)采用的建模方法主要有兩種：一種是數(shù)學(xué)建模方法，運(yùn)用數(shù)學(xué)方法建立自動(dòng)找平系統(tǒng)傳遞函數(shù)，此方法需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行假設(shè)和簡(jiǎn)化；第二種是利用單一仿真軟件建模，重點(diǎn)針對(duì)自動(dòng)找平系統(tǒng)某一部分進(jìn)行建模分析，如液壓系統(tǒng)、機(jī)械結(jié)構(gòu)，無(wú)法完成機(jī)、電、液多學(xué)科綜合建模。上述數(shù)學(xué)建模方法存在以下缺點(diǎn)：(1)建模前需要對(duì)自動(dòng)找平系統(tǒng)進(jìn)行假設(shè)和簡(jiǎn)化，如忽略某些非線性因素、近似的線性化處理等，導(dǎo)致仿真模型與實(shí)際系統(tǒng)存在較大差距，模型準(zhǔn)確度較差；(2)建模過(guò)程中，需把復(fù)雜的機(jī)、電、液系統(tǒng)抽象、簡(jiǎn)化為合理的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)，不僅要求建模人員對(duì)系統(tǒng)有全面深入的了解，還需具備深厚扎實(shí)的數(shù)學(xué)功底，因此，此方法存在建模難度大，建模過(guò)程復(fù)雜等缺點(diǎn)。上述單一仿真軟件建模方法存在以下缺點(diǎn)：由于仿真軟件的設(shè)計(jì)一般具有學(xué)科針對(duì)性，所以運(yùn)用單一軟件仿真建模只能較好的體現(xiàn)自動(dòng)找平系統(tǒng)某一部分的特點(diǎn)，無(wú)法通過(guò)模型對(duì)機(jī)、電、液多學(xué)科綜合系統(tǒng)進(jìn)行全面分析。因此，為了克服試驗(yàn)方法存在的上述缺陷，本發(fā)明將仿真建模技術(shù)引入自動(dòng)找平系統(tǒng)研究中。采用仿真建模方法對(duì)自動(dòng)找平系統(tǒng)關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行評(píng)估，模型參數(shù)修改方便，有利于實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的多樣化，同時(shí)具有資金投入少，設(shè)計(jì)周期短，研發(fā)效率高等優(yōu)點(diǎn)。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種攤鋪機(jī)自動(dòng)找平系統(tǒng)仿真建模方法，該方法采用多軟件聯(lián)合仿真建模，充分利用各軟件在各自學(xué)科領(lǐng)域的建模優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)找平系統(tǒng)機(jī)、電、液一體化建模，提高仿真建模準(zhǔn)確性，簡(jiǎn)化建模過(guò)程；同時(shí)降低試驗(yàn)成本，縮短設(shè)計(jì)周期。技術(shù)方案：為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種攤鋪機(jī)自動(dòng)找平系統(tǒng)仿真建模方法，其特征在于：包括以下步驟：步驟一：在Pro/E軟件中建立攤鋪機(jī)自動(dòng)找平系統(tǒng)的三維實(shí)體模型；步驟二：將三維實(shí)體模型導(dǎo)入VLmotion軟件，在VLmotion軟件中建立攤鋪機(jī)自動(dòng)找平系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型；步驟三：在AMESim軟件中建立攤鋪機(jī)自動(dòng)找平系統(tǒng)的電液系統(tǒng)模型，所述攤鋪機(jī)自動(dòng)找平電液系統(tǒng)模型包括液壓系統(tǒng)和控制系統(tǒng)模型；步驟四：在VLmotion軟件中進(jìn)行設(shè)置計(jì)算，生成動(dòng)力學(xué)模型仿真接口文件；在AMESim軟件中通過(guò)interface模塊加載動(dòng)力學(xué)模型仿真接口文件，生成聯(lián)合仿真接口，實(shí)現(xiàn)機(jī)、電、液一體化聯(lián)合仿真。進(jìn)一步地，所述的攤鋪機(jī)自動(dòng)找平系統(tǒng)仿真建模方法，其特征在于：還包括步驟五：在AMESim電液系統(tǒng)模型中和VLmotion動(dòng)力學(xué)模型中查看仿真結(jié)果。步驟一中，根據(jù)攤鋪機(jī)自動(dòng)找平系統(tǒng)各部件實(shí)際結(jié)構(gòu)尺寸和相互運(yùn)動(dòng)關(guān)系，建立三維實(shí)體模型。步驟二中，攤鋪機(jī)自動(dòng)找平系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型的相關(guān)設(shè)置包括：運(yùn)動(dòng)副、約束設(shè)置、車(chē)體運(yùn)動(dòng)速度設(shè)置和熨平板支持力設(shè)置。步驟二中，根據(jù)仿真建模需求，添加聯(lián)合仿真控制節(jié)點(diǎn)，其中輸入控制節(jié)點(diǎn)包括：找平油缸位移、找平油缸速度和熨平板仰角；輸出控制節(jié)點(diǎn)為找平油缸輸出力。步驟三中，AMESim采用圖形化物理建模方式。此建模方式直觀、簡(jiǎn)潔，避免了繁瑣的數(shù)學(xué)建模過(guò)程，因此，僅需根據(jù)自動(dòng)找平系統(tǒng)原理進(jìn)行圖形化建模即可。步驟三中，根據(jù)自動(dòng)找平液壓系統(tǒng)原理，采用液壓元件設(shè)計(jì)庫(kù)和液壓庫(kù)搭建自動(dòng)找平液壓系統(tǒng)模型；按照自動(dòng)找平控制系統(tǒng)邏輯，采用信號(hào)控制庫(kù)建立控制系統(tǒng)模型，并與液壓系統(tǒng)正確連接。步驟四中，在VLmotion動(dòng)力學(xué)模型中進(jìn)行求解設(shè)置，生成擴(kuò)展名為“.vlcosim”仿真接口文件，運(yùn)用AMESim軟件中的interface模塊導(dǎo)入擴(kuò)展名為“.vlcosim”仿真接口文件，生成聯(lián)合仿真接口，并與找平液壓系統(tǒng)和控制系統(tǒng)正確連接。步驟四中，動(dòng)力學(xué)模型和電液系統(tǒng)模型之間可進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和信息交互，實(shí)現(xiàn)機(jī)、電、液一體化仿真。有益效果：本發(fā)明提供的攤鋪機(jī)自動(dòng)找平系統(tǒng)仿真建模方法，該方法采用多軟件聯(lián)合仿真建模，充分利用各軟件在各自學(xué)科領(lǐng)域的建模優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)找平系統(tǒng)機(jī)、電、液一體化建模，提高仿真建模準(zhǔn)確性，簡(jiǎn)化建模過(guò)程；同時(shí)降低試驗(yàn)成本，縮短設(shè)計(jì)周期。具有以下優(yōu)點(diǎn)：1、采用AMESim和VLmotion聯(lián)合仿真建模，充分利用各軟件在各自學(xué)科領(lǐng)域的建模優(yōu)勢(shì)，使自動(dòng)找平系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)、液壓系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的模型更準(zhǔn)確、更有針對(duì)性，實(shí)現(xiàn)機(jī)、電、液一體化仿真。2、采用圖形化建模、三維實(shí)體建模，避免了繁雜的數(shù)學(xué)模型推導(dǎo)，簡(jiǎn)化了建模過(guò)程，模型更直觀、簡(jiǎn)潔。3、利用仿真模型替代物理樣機(jī)對(duì)自動(dòng)找平系統(tǒng)進(jìn)行研究，模型參數(shù)修改方便，降低試驗(yàn)成本，縮短試驗(yàn)周期。附圖說(shuō)明圖1為本發(fā)明的建模流程圖；圖2為自動(dòng)找平系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型；圖3為自動(dòng)找平系統(tǒng)電液系統(tǒng)模型。具體實(shí)施方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作更進(jìn)一步的說(shuō)明。如圖1所示，為一種攤鋪機(jī)自動(dòng)找平系統(tǒng)仿真建模方法，包括以下步驟：步驟一：在Pro/E軟件中建立攤鋪機(jī)自動(dòng)找平系統(tǒng)的三維實(shí)體模型。根據(jù)攤鋪機(jī)自動(dòng)找平系統(tǒng)各部件實(shí)際結(jié)構(gòu)尺寸和相互運(yùn)動(dòng)關(guān)系，建立三維實(shí)體模型。為簡(jiǎn)化模型，提高建模效率，忽略次要零件，如螺栓、銷(xiāo)釘?shù)?；同時(shí)將無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的零件或部件定義為同一零件。步驟二：將三維實(shí)體模型導(dǎo)入VLmotion軟件，在VLmotion軟件中建立攤鋪機(jī)自動(dòng)找平系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型，如圖2所示。本發(fā)明動(dòng)力學(xué)模型采用的主要運(yùn)動(dòng)副和約束如表1所示。表1攤鋪機(jī)自動(dòng)找平系統(tǒng)主要運(yùn)動(dòng)副和約束序號(hào)約束部件約束類(lèi)型備注1路面固定--2找平油缸缸套_活塞桿圓柱副2個(gè)3提升油缸缸套_活塞桿圓柱副2個(gè)4車(chē)體_找平油缸缸套旋轉(zhuǎn)副25大臂_找平油缸活塞桿旋轉(zhuǎn)副26車(chē)體_提升油缸缸套旋轉(zhuǎn)副27大臂_提升油缸活塞桿旋轉(zhuǎn)副28熨平板_路面點(diǎn)約束2個(gè)9車(chē)體_路面點(diǎn)約束3個(gè)需要設(shè)置車(chē)體速度驅(qū)動(dòng)，模擬攤鋪速度，驅(qū)動(dòng)形式選擇“One-BodyVelocityDriver”，延坐標(biāo)軸方向，速度大小可以編輯。需要設(shè)置熨平板支持力，模擬混合料對(duì)熨平板的作用力，作用力方向與熨平板底面垂直，作用力大小可以編輯。根據(jù)自動(dòng)找平系統(tǒng)仿真建模需求，添加聯(lián)合仿真控制節(jié)點(diǎn)。其中輸入控制節(jié)點(diǎn)包括：找平油缸位移、找平油缸速度和熨平板仰角；輸出控制節(jié)點(diǎn)：找平油缸輸出力。上述輸入、輸出均是相對(duì)VLmotion動(dòng)力學(xué)模型而言。步驟三：在AMESim軟件中建立攤鋪機(jī)自動(dòng)找平系統(tǒng)的電液系統(tǒng)模型，如圖3所示，即液壓系統(tǒng)模型和控制系統(tǒng)模型；AMESim采用圖形化物理建模方式，此建模方式直觀、簡(jiǎn)潔，避免了繁瑣的數(shù)學(xué)建模過(guò)程，因此，僅需根據(jù)自動(dòng)找平系統(tǒng)原理進(jìn)行圖形化建模即可。自動(dòng)找平液壓系統(tǒng)關(guān)鍵元件為電磁換向閥和雙向平衡閥，根據(jù)元件內(nèi)部實(shí)際結(jié)構(gòu)和尺寸，采用液壓元件設(shè)計(jì)庫(kù)(HCD)搭建模型，更好的保證模型的準(zhǔn)確性；其它元件采用液壓庫(kù)元件；將所有液壓元件正確連接，完成自動(dòng)找平液壓系統(tǒng)建模。自動(dòng)找平控制系統(tǒng)涉及PWM控制、靈敏度選擇、死區(qū)及比例區(qū)設(shè)置等控制邏輯。利用AMESim軟件中的信號(hào)控制庫(kù)，按照自動(dòng)找平控制系統(tǒng)邏輯，建立控制系統(tǒng)模型，并與液壓系統(tǒng)正確連接。步驟四：在VLmotion軟件中進(jìn)行設(shè)置計(jì)算，生成動(dòng)力學(xué)模型仿真接口文件；在AMESim軟件中通過(guò)interface模塊加載上述仿真接口文件，生成聯(lián)合仿真接口，實(shí)現(xiàn)機(jī)、電、液一體化聯(lián)合仿真；在VLmotion動(dòng)力學(xué)模型中進(jìn)行求解設(shè)置，聯(lián)合仿真方法選擇“AMESIM_COSIM”。設(shè)置完成后，進(jìn)行分析計(jì)算，生成擴(kuò)展名為“.vlcosim”仿真接口文件，保存至工作目錄中。運(yùn)用AMESim軟件中的interface模塊導(dǎo)入上述擴(kuò)展名為“.vlcosim”仿真接口文件，生成聯(lián)合仿真接口，并與找平液壓系統(tǒng)和控制系統(tǒng)正確連接。上述聯(lián)合仿真接口設(shè)置完成后，動(dòng)力學(xué)模型和電液系統(tǒng)模型之間的可進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和信息交互，實(shí)現(xiàn)機(jī)、電、液一體化仿真。步驟五：在AMESim電液系統(tǒng)模型中和VLmotion動(dòng)力學(xué)模型中查看仿真結(jié)果。聯(lián)合仿真完成后，可在AMESim電液系統(tǒng)模型中查看液壓系統(tǒng)和控制系統(tǒng)全部參數(shù)的仿真計(jì)算結(jié)果，同時(shí)可查看仿真接口包含的找平油缸位移、找平油缸速度、找平油缸輸出力和熨平板仰角4個(gè)動(dòng)力學(xué)參數(shù)仿真結(jié)果；AMESim軟件中的聯(lián)合仿真結(jié)果可導(dǎo)入VLmotion軟件，查看所有動(dòng)力學(xué)參數(shù)的仿真曲線，同時(shí)可對(duì)整個(gè)自動(dòng)找平系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程進(jìn)行動(dòng)畫(huà)演示。除上述實(shí)施例外，本發(fā)明還可以有其它替代方案。除Pro/E意外，VLmotion提供與CATIA,I-DEAS,UG等其他主流CAD軟件的接口，因此，自動(dòng)找平系統(tǒng)三維實(shí)體建模同樣可以利用CATIA,I-DEAS,UG等建模軟件完成，上述所有替代方案均在本發(fā)明要求的保護(hù)范圍內(nèi)。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出：對(duì)于本
技術(shù)領(lǐng)域：
的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3