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套高性 能的数值计算 可视化软件。ＭＡ Ｌ Ｂ提供 的 ＴＡ 动态系统仿真工具箱 Ｓｍ ｌ ｋ 则是众多仿真软件 中功 ｉｕｎ ， ｉ 能最强大、 最优秀的一种。它使得建模 、 仿真算 法 、 仿
真结 果 分 析 与 可 视 化 等 实 现 起 来 非 常 简 便 。 Ｍａｈ ｔ． Ｗｏｋ 公 司 为 ＭＡ Ａ ｒｓ ＴＬ Ｂ提供 了新 的控 制 系 统 模 型 图
ｓ ｓｅ ｏ ｏ ｄ ｅ ｄ ｒ ａｒ ｄｏ ｌｉｇ，ｓｍｕａｉｇａ ｄ ｔ ｅａ ａｙ ｉｇｂ ａ ｓｏ ｉ ｌ ｋ ｉ ａｌ ｄｃ ｔｄ ｙ ｔｍ ｆｒａ ｈ ａ ｅ ，ｃ ｒｉ ｎ ｍｏｄｎ ｅ ｉ ｌｔｎ ｎ ｈ ｎ ｌｚｎ ｙｍｅ ｎ ｆＳ ｍｕｉ ，ｆ ｌ ｉ ｉａｅ ｎ ｎ ｙｎ
形输入与仿真工具 Ｓ ｕ ｎ ， ｉ ｌ ｋ 该软件有两个 明显的功 ｍ ｉ 能： 仿真（ｉ ｕ 与连接 （ ｉｋ 它可 以利用 鼠标器在模 Ｓ ） ｍ Ｌｎ ） 型窗 口上” ” 画 出所 需 的控 制 系 统 模 型 ， 后 利 用 该 软 然 件提供的功能对系统直接进行仿真。 由于 ＭＡＴ ＡＢ和 Ｓｍｕｉｋ是集 成化 软件 ， 户可 Ｌ ｉ ｌ ｎ 用 以在这两种环境 下交替 的对仿真模型进行仿真 、 分析 和修改 。同时可 以仿真较大较复杂 的系统 ， 而且系统 可 以是 多进程 的 。
中图分类号 ： Ｈ ３ Ｔ １７ 文献标识码 ： Ａ 文章 编号 ：０ ８０ １ （０ ７０ ．０４０ １０ ．８ ３ ２ ｏ ）３０ ０ ．３
Ｒ ｓ ａｃ ｎ Ｓ ｍｕａｉｎ Ｔｅ ｈ ｏｏ ｙ ａ ｄ Ｕｔｉａｉｎ ｏ ｅ ｅ ｒｈ ｏ ｉ ｌｔ ｃ ｎ ｌｇ ｎ ｚｔ ｆ ｏ ｉ ｌ ｏ
缸； 其他均为功率传递和控制 ， 如管路及三位四通阀。
经过几十年的研究 ， 液压仿真软件包 的性能 已经 从原来的精度低 、 速度慢发展到 精度高、 速度快 ； 只 从 能处理单输入 、 单输 出的线性 系统发展到能处理多输
入、 多输 出的非线 性 系统 ； 复杂 的编 程输 入 发 展 到友 从 好 的交互 式 图形 界 面输入 。 ＭＡＴ ＡＢ是 Ｍａｈ ｒｓ 司于 １８ Ｌ ｔＷｏｋ 公 ９ ２年推 出 的一
时存在。与此 同时 ， 流体力 学 、 现代控制理论 、 算法理 论、 可靠性理论等相关学科的迅速发展 ， 尤其是计算机 技术 的突飞 猛 进 ， 压 仿 真 技术 和相 应 的仿 真 软 件 也 液 会日 臻完善。利用液压系统计算机仿真技术可 以通过 仿真对所设计 的系统进行整湾分析和评估 ， 而进行 从
目前 ， 仿真技术在液压领域的应用主要体现在ｕ ： ｊ
（ ）通过 理论 推 导建 立 已有 液压 元 件 或 系 统 的数 １
１ 液压 系统仿真技术
仿真技术是出 自对系统研究的需要 ， 用系统 的模
学模型 ， 用实验结果与仿真结果进行 比较 ， 验证数学模 型的准确度 ， 把这个数学模 型作 为今后改进 和设计 并 类似元件或系统的仿真依据。 （） ２ 通过建立数学模型和仿真实验 ， 确定已有系统 参数的调整范围， 从而缩短系统的调试时间， 提高效率。 （） ３ 通过仿真实验研究测试新设计 的元件各结构 参数对系统动态特性 的影响 ， 确定参数的最佳匹配， 提
气 动 人 工 肌 肉制作 及 应 用
杨 林 韩建海 赵 书 尚 肖亮子
（ 河南科技大学机电工程学院， 河南洛阳 ４ １０ ） ７０ ３
摘 要： 气动人工肌 肉作为一种新型 的气动执行元件 ， 在服务 型机器人中得到 了越来越多 的应用 。本文对气 动人工肌 肉所需
的制作材料 、 制作过程 、 工作 原理和特性进 行了详细的叙述 ， 最后介绍 了用制作 的气 动人 工肌 肉驱 动机 械装 置的应用实例 。
图 １ 回转 回路 液 压 系统 图
２ ２ 液压 系统 仿真 ． 在 建立 复杂 系 统 的模 型与 系统 仿 真 中 ， 般 采 自 一 向上 的建模 方式 ： 首先 建立 复 杂 系统 中每个 功能 模块 ， 然后根 据 回转液 压 回路系 统 的特 点 将 这些 功 能模 块 进
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液 压 气 动 与 密 封 ／ ０ ７年 第 ３期 ２ｏ
基 于 ＭＡ Ｌ Ｂ液压 系统 的仿 真 技 术 研 究 与应 用 ＴＡ
韩 虎 刘 印锋２ 孙成通 张金庆
（． １临沂师范学院工程学院， 山东临沂
摘
２６０ ２ 山东科技大学机电学院， ７０ ５ ． 山东青岛 ２ ６ １ ） ６５０
供实际设计所需的数据。 （） ４ 通过仿真实验验证新设计方案 的可行性及结 构参数对系统 动态性能 的影响 ， 从而确定最佳控 制方
案 和最 佳结构 。
三部 分 ， 复合动 力 源是 由发 动 机驱 动 泵旋 转 ， 将 机械 泵 能转 变为 液 压能 ； 行 机 构是 左 右 对 称 布 置 的两 根 油 执
关键词 ： 气动人 工肌 肉； 执行元件 ； 制作 ； 柔顺 性 ； 应用
型对真实的或设计中的系统进行试验 ， 以达到分析 、 研
收 稿 日期 ：０ ７Ｏ —９ ２ ０ ．１１
作者简介 ： 韩虎 （９ ７一） 男， １７ ， 山东 临沂人 ， 临沂师范学院教师 ， 主要从事 虚拟样机技术 的研究。
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Ｈｙ ｒ ｕｉ ｎ ｕ ｔ ｓ＆ Ｓ ａｓ ｄ ａ ｌ ｓ Ｐ ｅ ｍａ ｉ ｃ ｃ ｅｌ ／Ｎｏ ３． ０ ７ ． ２ ０
２．Ｃ ｌ ｄ ｅ ｏ ｅ ｈ ｎ ｃ ａ ｄ Ｅ ｅ ｔ ｃ Ｅ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ Ｓ ａ ｄ ｎ ｉｅ ｓｔ ｏ／ ｇ ｆ Ｍ ａ ｉ ｎ ｌ ｒ ｎ ｉ ｅ ｒ ， ｈ ｎ ｏ ｇ Ｕｎ ｖ ｒ ｉ ｅ ｃ ｃ ｉ ｎ ｙ
ｏ ｃ ｎ ｅ ｎ ｅｈ ｏ ｇ ， ｉｇ ａ ，Ｓ ａ ｄ ｎ ６ ５ ０ ｆ ｉ ｃ ｄＴ ｃ ｎｌ ｙ Ｑ ｎ ｄｏ ｈ ｎ ｏ ｇ２ ６ ） Ｓｅ ａ ｏ １
行有机的结合 ， 逐渐建立整个系统模 型。将 回转系统 的参数带人到各个子系统中组合而成 的总系统仿真模
块 ， 于篇 幅 只给 出 回转 液 压 系 统 （ 限 油缸 缓 冲 ） 块 图 模
如图 ２ 所示。根据 回转液压系统的参数对 Ｓ ｕ ｎ 仿 ｉ ｌｋ ｍ ｉ 真模块中的参数 值进 行初始化和赋值 ， 并进行 仿真计
Ｋｅ ｏｄ ：ｈ ｄ ａ ｌ ｙ ｔ ｍ ；ｓｍｕａ ｉ ｎ Ｍａ ａａ ／ ｉ ｌ ｋ ｙＷ ｒ ｓ ｙ ｒ ｕ ｉ ｓ ｓｅ ｃ ｉ ｌｔ ； ｏ ｔ ｂ Ｓ ｍｕ ｉ ｌ ｎ
Ｏ 引言
近年来 ， 液压传动与控制 系统在 国民经济建设 的
各 个行 业得 到广泛 的应 用 ， 且液 压 系统 越 来 越 复杂 ， 而 因此在对 液 压 系 统 进行 设 计 和分 析 ， 困难 和重 要 性 同
ｖ ｒ ｏｍｐ ｅ ｙ ａ ｌ ｙ ｔ ｍ ，ａ ｏ ｉ ｅ ｏ ｄ ｍｅ ｕ ｅ ｔ ｄｒ ｕｉ ｙ ｔ ｍ ｅ ｉ ｎ ｎｇ ｏ ｏｍｅ ｐｒ ｄ ｃ ． ｅ ｙｃ ｌ ｘ ｈ ｄｒ ｕ ｉ ｓ ｓｅ ｃ ｎｄ ｐｒ ｖ ｄ ｄ ｇ ｏ ｓ ｒ ｏ ｈｙ ａ ｌｃ ｓ ｓｅ ｄ ｓｇ ｉ ｆｓ ｏ ｕ ｔ
优 化 系统 、 短设计 周期 ， 决 液压 系 统设 计 存 在 的某 缩 解
些 问题 。
能分析 ， 当时他们用传递 函数法 ， 仅分析系统 的稳定性
及频 率响应 特 性 ， 这是 一种 用 于单 输 入 单 输 出 系统 的
非常简单的方法 ， 如今还被广泛 的应用。随后各种样
式 的液压 系统 仿真 软件 被开 发 出来 。
究和设计该系统的目的。而计算机仿真就是利用现代
计算机技术 ， 对待分析的系统进行数字建模 ， 并根据需
要编制相应的程序对系统模型进行仿真分析的过程 。 液压 系 统 仿 真 技 术 开 始 于 ２ ０世 纪 ５ 代 ， ０年 当时 Ｈａｐｎ和 Ｎｇ ｔ ｇｅ分别对 液压 伺服 系 统作 了动态性 ｎｕ ｉｈｉ ｌ ｎ
ｔ ａ ｈ ｉ ｌ ｔ ｎ ｅ ｆｃ ｓ ｏ ｄ ｎ ｈ ｕ ｈ ｈ ｔＵｓｎ ｉ ｌ ｋ ｄ ｆ ｉ ｌ ｏ ｄ ｃ ｒ ｙ ｏ ｉ ｌ ｔ ｎ ｔ ｏ ｈ ｔ ｅ ｓｍｕ ａ ｉ ｆ ｔＷａ ｇ ｏ ，ａ ｄ ｔ ｏ ｇ ｔｔ ａ ｉ ｇ Ｓ ｍｕ ｉ ｅ ｉ ｔ ｙ ｃ ｕ ａ ｒ ｎ ｓｍｕ ａ ｉ ｏ ｎ ｔ ｔ ｏ ｅ ｎ ｎ ｅ ｌ ｏ
Ｈｙ ｒ ｕ ｉ ｓ ｅ Ｂａ ｅ ｎ Ｍ ＴＬＡＢ ｄ ａ ｌ Ｓｙ ｔ ｍ ｓ ｄ ｏ Ａ ｃ
ＨＡ Ｈｕ ，Ｌ Ｕ Ｙｎ ｅｇ ，Ｓ Ｎ Ｃ ｅｇｔｎ ＨＡ ｉ—ｉｇ Ｎ Ｉ ｉ－ ｎ Ｕ ｈｎ－ ｇ ，Ｚ ＮＧＪｎｑｎ ｆ ｏ
（ ． ｎ ｉｅｒ ｇＣ ｌ ｇ ，Ｌｎ ｉ ｏｍ ｌ ｉ ｒｉ ， ｉｙ， ｈ ｎ ｏ ｇ ２ ６ ０ ； １ Ｅ ｇｎ ｅｉ ｏｌ ｅ ｉｙ Ｎ ｒ ａ ｖ ｓ ｙ Ｌｎ ｉ Ｓ ａ ｄ ｎ ， ７ ０ ５ ｎ ｅ Ｕｎ ｅ ｔ
算 。仿真过程 中， 可以实时对所建 立的模块 的输出进 行监测 ， 并将 仿真结 果形成 数据文 件， 放在 Ｍ Ｔ 存 Ａ ． Ｌ Ｂ的工作空间中， Ａ 随时可 以调用或输 出。仿真采用 可变 步长 的 四阶龙 格． 库塔 （ ｕ ｇ． ｕｔ） ， 以提供 Ｒ ｎｅＫ ｔ 法 可 ａ
误差 控 制 和 过 零 检测 ， 相 对 误 差 控 制 在０． ％范 围 其 １
２ 工程应用实例
２ １ 液压 系统原 理 ．
回转 液压 回路 系统 可简 化 为 如 图 １所 示 ： 系统 可
分为复合动力源 １功率传递和控制 ２ 、 和执行机构 ３等
图 ２ 回转液压系统（ 油缸缓 冲） 模块 图
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
液 压 气 动 与 密 封 ／ ０ ７年 第 ３期 ２ｏ
Ａ ｓ ａｔ ｂｔ ｃ：Ｏｎ ｔ ｅ ｂ ｓｓ ｏ ｔ ｄ ｉ ｇ ｔ ｅ ｓｍｕ ａ ｉｎ ｔｃ ｎ ｌ ｇ ，ｈ ｇ ｌ ｏ ｄ ｃ ｅ ｈ ｅ ｅ ｒ ｈ ａ ｄ ｔ ｅ ａ ａ ｙ ｉ ｔ ｒ ｈ ａ ｉ ｆ ｓｕ ｙｎ ｈ ｉ ｌｔ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｏ ｉ ｈ ｙ ｃ ｎ ｕ ｔ ｄ ｔ ｅ ｒ ｓ ａ ｃ ｎ ｈ ｎ ｌ ｓ ｏ ｓ ｔ ｅ ｈ ｄ ａ ｈ ｙ ｔ ｍ ｉ ｌ ｔ ｎ ｔｃ ｎ ｌ ｇ ．Ｉ ｔ ｏ ｕ ｅ ＡＴ Ｌ ／ ｉ ｌ ｉ ｋ ｓ ｆｗａ ｅ ｏ ｔ ｅ ｓｅ ｎ ｙ ｒ ｕｉ ｈ ｙ ｒ ｕ ｃ ｓ ｓｅ ｓｍｕ ａ ｉ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｎ ｒ ｄ ｃ ｄ Ｍ ＡＢ Ｓ ｍｕ ｎ ｏ ｔ ｒ ，ｔ ｈ ｌｗｉ ｇ ｈ ｄ ａ ｌ ｏ ｃ