传统的设计方法往往是通过反复的样品试制(物理成型)和试验来分析该系统是否达到设计要求，结果造成大量的人力和物力投入在样品的试制和试验上。随着计算机仿真技术的发展，可以利用计算机技术研究液压机械系统的动态特性，辅助工程师进行设计，缩短设计周期，降低成本。

要进行系统仿真试验，系统和系统模型是两个主要因素，同时由于复杂系统的模型处理和模型求解离不开高性能的信息处理装置，计算机就责无旁贷地充当了这一角色。所以，系统仿真实际上应包括三个基本要素:系统、系统模型和计算机，基本活动则包括:模型建立、仿真模型建立和仿真实验。

按照参与仿真的模型的种类不同，系统仿真分为：虚拟仿真、半实物仿真和物理仿真。

基于原模型构建实时模型，需要要求模型能够在一定时间内采用定步长积分器完成整个系统正确求解，在深入了解已有液压机械模型的基础上，分析修改原有高保真度模型，在尽量保证原有模型精度的同时，尽可能缩减系统模型的复杂程度，减少系统状态变量，加快仿真时间。

模型分析主要为能量活性分析和频率分析两个方面。一个子模型的能量活性定义为At，能量活性可以被定义为功率绝对值的对时间的积分。表达式为

其中，P为第i个子模型的功率。用活性可以来表示贯穿所研究对象的能量值。这是一个与能量的不同的定义，因为它同时考虑了功率的绝对值，这样的定义用于研究在系统运行过程中，子模型能量变化的程度。第i个子模性的活性指数被定义为我们所关心的子模型的活性与整个系统模型活性总和的比。

频率分析是用AMESim线性分析工具对模型整体进行线性分析，可以得出选定工作点附近的小扰动线性模型，并能得出系统在该点的特征值和固有频率。

活性指数分析在降低模型的复杂性以及提高模型的运行速度中是非常有效的，删除或修改模型中具有“低活性”的元素的模型。一部分复杂的“低活性”元素的模型可以被一些简化的模型近似代替。甚至如果系统中某一部分的活性指数非常低，在不影响整个系统整体完整性的前提下，部分模型是可以直接删除的。

通过以上方法化简整个系统模型。首先要做的是计算系统子模型中所有元素的活性指数。可以指定一个模型中包含的总共的活性指数的阈值。这个阈值为究竟是保留还是删除系统中的某个子模型设定了限制。活性指数高于该阈值的子模型将被保留在系统模型中。AMESim中的活性指数计算工具能够自动进行活性指数的计算。

AMESim也提供了性能分析器工具，能展示求解过程中的相关信息，帮助用户更好地分析和理解模型的求解性能；或者使用线性分析工具，求出系统特征值。这两者都可以对系统进行频域分析，找出系统中存在的高频元件，然后通过修改参数的方式去降低固有频率。

经过分析可以把需要化简的这部分元件模型大致分为两类。

（1）由AMESim软件的仿真计算逻辑引入的，用于破除仿真时产生的代数环而必须额外加入的压力计算单元，由腔体子模型表示。

（2）用于表示液压机械滑阀质量的质量块模型，用质量块子模型表示。

对于上述的第一种情况，原因在于AMESim中的计算压力单元通过调用积分求解器，求解出各个时刻的压力。这个子模型的引入使液体模型中的各个子模型可以分别用数值积分独立求解，解决了计算机仿真中难以处理的代数环问题。

为了使引入的腔体模型不影响系统的真实动态特性，这些腔体模型的体积参数设计的非常小，这样就为系统加入了个具有高频的特性的状态变量。由于AMESim的编程逻辑，像这样的大量的容腔子模型在模型结构上无法删除，所以可以通过增加容腔体积的办法，降低固有频率。

对于元件模型质量块模型，由于阀芯重量都比较轻，而且阀的移动距离非常小。在液体压力和阀中弹簧弹力作用下，阀位置的变化几乎可以看做是一个受力平衡的瞬变的过程。同时由活性能量计算得出，这些质量块的动能活性能量相对于整个系统的能量活性只占非常小的一部分，所以可以近似忽略阀的质量，选用近似的无质量块子模型代替原有的质量块子模型，起到减少系统状态数的作用。

以上的两种分析手段相辅相成，共同作用完成整个模型化简任务。通过能量活性分析删除或修改模型中的子模型，减少系统整体状态个数，加快积分器求解过程；通过频率分析，在关注的工作点求出系统特征值矩阵，以液压控制系统常用工作频带为界限，分析仿真过程中的高频率项的能量活性，降低高频低活性元件的固有频率，使修改后的模型能够被较大步长的定步长积分器实时求解。

本文主要介绍AMESim模型的实时化化简方法，结合能量活性分析与频域分析工具，确定对系统影响很小且对定步长积分器影响很大的子模型，通过对这些模型进行修改可以化简原模型为实时模型。