液压系统动态特性数字仿真PDF电子书下载

第一章 液压系统动态特性概述 1

1-1动态特性分析在液压系统设计中的作用 1

一、液压系统正常工作应满足的要求 1

二、液压系统的动态过程 2

三、液压系统动态特性分析在液压系统设计及其CAD中的作用 5

1-2液压系统动态特性研究的内容和方法 7

一、液压系统动态特性研究的内容 7

二、液压系统动态特性研究的方法 8

1.传递函数分析法 8

2.数字仿真法 9

三、液压系统动态特性研究的复杂性 13

1-3影响液压系统动态特性的因素 13

一、机电液系统中的影响因素及其相似性 14

1.机械系统中的影响因素 14

2.电气系统中的影响因素 15

3.液压系统中的影响因素 16

二、复合作用元 22

三、进行液压系统动态分析时应如何考虑其影响因素 23

第二章 功率键合图 25

2-1功率键合图的作用、构成和符号 25

一、功率键合图的作用 25

二、功率键合图的构成和符号 26

1.功率键 26

2.键间联系 26

3.作用元 30

4.外界输入功率源 30

5.因果关系 31

6.标注因果线的规则 32

7.控制关系 37

2-2功率键合图的绘制 41

一、对所研究系统的必要分析 41

1.所研究的系统及其动态过程 41

2.必要的系统结构简图 42

3.需要考虑的影响因素 43

4.分析功率流程 43

二、绘制功率键合图 45

1.直动式溢流阀调压系统的功率键合图 45

2.绘制功率键合图的步骤小结 47

三、有关功率键合图几个问题的分析 49

1.关于功率流向 49

2.功率键合图的全过程代表性 50

3.功率键合图中各变量间的关系 51

2-3典型功率键合图举例 52

一、先导式溢流阀调压系统的功率键合图 52

二、液压管道的功率键合图 57

三、双泵供油回路的功率键合图 59

四、阀控缸系统的功率键合图 62

第三章 数学模型的建立 66

3-1从功率键合图推导状态方程 66

一、确定状态变量和输入变量 66

二、推导状态方程的步骤 68

三、状态方程的物理意义 70

3-2确定状态方程中的各量值 70

一、确定状态方程中的参量值 71

二、确定状态方程中的输入量值 73

三、确定状态变量的初始值 74

四、确定引起系统动态过程的输入信号 75

五、必要的约束条件 76

六、确定输出变量 77

七、状态方程的形式 79

1.状态方程中微分方程的形式 79

2.状态方程的结构形式 80

3-3功率键合图中因果线的作用 81

一、关于标注因果线的规则 81

二、标准型键合图和非标准型键合图 84

1.标准型键合图 84

2.非标准型键合图 88

三、不合理的键合图 93

3-4液压系统中常见的时变非线性因素 98

一、时变非线性阀口液阻 98

1.普通滑阀阀口的液阻 99

2.带有锥度部分的滑阀阀口液阻 99

3.伺服阀阀口的液阻 101

4.非环形通流截面阀口的液阻 103

二、可变液容 106

三、库仑摩擦力 108

四、系统中存在时变非线性因素时的处理方法 111

第四章 数字仿真程序设计中的典型问题 112

4-1数字仿真程序的基本模式 112

1.主控子程序 113

2.参数输入子程序 113

3.参数计算子程序 113

4.仿真过程执行子程序 115

5.仿真算法子程序 116

6.模型子程序 116

7.时变非线性函数处理子程序 117

8.约束条件子程序 117

9.仿真结果输出子程序 117

4-2计算方法的选择 121

一、数值积分法的基本原理 121

二、数值积分法的一些基本概念 123

1.单步法与多步法 123

2.显式方法与隐式方法 123

3.自开始与非自开始方法 123

4.截断误差 123

5.舍入误差 124

6.数值稳定性 125

三、龙格-库塔（Runge-Kutta）法 125

四、其它常用数值积分法 128

1.欧拉（Euler）法与改进欧拉法 128

2.阿达姆斯（Adams）法 129

3.预报-校正法 130

4.适于求解刚性方程的方法 131

五、关于计算方法的选择 133

1.精度要求 134

2.计算速度 134

3.数值稳定性 135

4.程序设计的难易性 136

4-3计算步长的选择 136

1.根据系统状态方程特征值确定 137

2.根据系统动态响应特征估计 137

3.根据键合图模型中储能元特征估计 138

4.关于变步长方法 139

4-4输入与输出 140

一、输入 141

1.READ/DATA语句方式 141

2.键盘输入方式 141

3.数据文件方式 141

二、输出 142

1.屏幕显示输出与打印机输出 142

2.绘图机输出 147

4-5时变参量的处理 154

1.时变液导 155

2.时变作用力 156

3.时变液容 158

4.其它时变参量 159

4-6约束条件问题 160

一、设置约束条件的目的 160

二、约束条件的编程处理方法 161

4-7优化问题 162

一、人工控制调整参数的优化 163

1.优化目标的确定 163

2.线性加权法 164

3.波形面积法 165

4.设计变量的选取 166

二、程序自动控制调整参数的优化 168

第五章 液压系统建模与数字仿真实例 173

5-1先导式溢流阀调压系统 173

一、功率键合图 173

二、系统状态方程 175

1.状态方程推导及非线性时变系数计算 175

2.非线性时变液阻的处理 177

三、非标准键合图现象及其建模处理 178

四、仿真结果及分析 180

5-2限压式变量叶片泵供油系统 185

一、功率键合图与状态方程 186

二、系统中的典型非线性因素及其建模处理 187

1.泵的流量Q 188

2.水平方向内力转换系数B（θ） 190

3.库仑摩擦力SF（p） 192

4.电磁阀通流液阻R阀 194

三、仿真研究结果及系统的改进设计 194

5-3平面磨床液压换向系统 198

一、系统的工作原理 199

二、状态分段法 201

三、建立数学模型所作的假设 203

四、系统的功率键合图 203

五、系统的数学模型 206

六、数学模型中几个主要非线性因素 210

七、数学模型的求解和仿真结果 211

八、系统的改进 213

5-4液压非圆仿形系统 214

一、系统的工作原理 215

二、建立数学模型时所考虑的因素及所作的假设 216

三、系统的功率键合图 217

四、系统的数学模型 220

五、伺服阀控制阀口的液导 223

六、系统非圆仿形的输入函数 224

七、系统非圆仿形的数字仿真 226

八、系统的改进 228

第六章 应用计算机自动建模及液压系统通用仿真软件包 231

6-1概述 231

6-2键合图模型数字化描述语言 234

一、键合图模型数字化的概念与描述语言 234

二、键合图描述语言的主要组成成分及规则 235

三、参量描述段的设置 237

6-3自动建模的实现过程 238

一、键合图文件的语法和语义检查 238

1.语法检查 239

2.语义检查 239

二、键合图文件的格式化处理及特征矩阵 240

1.键合图文件格式化 240

2.特征矩阵 241

三、结点方程 242

1.关于以功率变量取代能量变量作为状态变量的处理 243

2.结点方程的不同形式 244

3.结点方程的自动生成 246

四、数学模型-状态方程的自动生成 247

1.状态方程的结构及特征 247

2.状态方程的准线性化处理 248

3.状态方程的自动生成 249

五、其它模型子程序的自动生成及自动建模实例 250

6-4非线性模型库与非线性模型的自动生成 253

一、非线性模型库的基本特点 253

二、模型库的数据结构 253

三、模型库的容量与规模 254

四、模型库应用程序设计 255

6-5非标准键合图的自动建模处理方法 259

一、非标准键合图特征分析 259

二、采用非独立变量法实现非标准键合图的自动建模 261

6-6 SIM-1液压系统动态仿真通用软件包 262

一、软件包的基本结构与功能 263

1.子系统A 263

2.子系统B 263

3.子系统C 265

4.子系统D 266

5.子系统E 266

二、应用实例 267

主要参考文献 275