第1章 绪论 1
1.1系统仿真的概念 1
1.1.1系统 1
1.1.2系统的模型 2
1.1.3系统仿真 3
1.2计算机仿真的概念 5
1.2.1计算机仿真的定义 5
1.2.2计算机仿真的基本要素与活动 5
1.2.3计算机仿真的一般过程 6
1.3液压系统的计算机仿真 7
1.3.1液压系统的静动态特性 7
1.3.2仿真技术在液压领域中的应用 8
1.3.3液压系统动态特性仿真的研究过程 9
1.3.4液压系统仿真技术的发展现状 10
第2章 液压系统动态特性建模与仿真基础 12
2.1液压系统的建模原理 12
2.1.1基本方程 12
2.1.2模型的非线性因素 13
2.1.3模型的降阶处理 13
2.2液压系统动态特性建模方法 14
2.2.1功率键合图法 14
2.2.2节点容腔法 18
2.2.3灰箱建模法 19
2.3液压系统动态特性仿真方法 20
2.3.1数值积分基本原理 20
2.3.2龙格-库塔法 21
2.3.3吉尔法 23
2.4液压系统动态特性的仿真软件 29
2.4.1MATLAB/Simulink仿真软件 29
2.4.2AMESim仿真软件 33
2.4.3 20-Sim仿真软件 44
2.5液压系统动态特性仿真的刚性问题 52
2.5.1刚性问题的定义 52
2.5.2液压系统刚性问题的实质 53
2.5.3液压系统动态特性刚性问题的解决途径 53
第3章 液压元件的仿真建模 61
3.1基于Simulink的液压元件仿真建模 61
3.2液压泵/马达的仿真建模 63
3.2.1液压泵的仿真建模 63
3.2.2液压马达的仿真建模 64
3.3压力控制阀的仿真建模 65
3.3.1溢流阀的仿真建模 65
3.3.2平衡阀的仿真建模 66
3.4流量控制阀的仿真建模 66
3.4.1节流阀的仿真建模 66
3.4.2调速阀的仿真建模 67
3.5电磁换向阀的仿真建模 69
3.5.1电磁换向阀的数学模型 70
3.5.2电磁换向阀的仿真模型 80
3.6电液比例方向阀的仿真模型 84
3.6.1电液比例方向阀的数学模型 84
3.6.2电液比例方向阀的仿真模型 91
3.7液压管路的仿真建模 91
3.7.1管路的分布参数模型 92
3.7.2近似的集中参数模型 93
3.7.3液压管道的仿真模型 94
3.8液压缸的仿真建模 95
3.8.1单级液压缸的仿真建模 95
3.8.2多级液压缸的仿真建模 97
第4章 液压系统动态特性仿真与优化 102
4.1基于Simulink的液压系统动态特性仿真 102
4.1.1重物举升液压系统简介 102
4.1.2基于Simulink的重物举升液压系统仿真 102
4.2基于20-Sim的液压系统动态特性仿真 104
4.2.1基于键合图的液压系统建模方法 104
4.2.2基于20-Sim的重物提升液压系统仿真 105
4.3基于AMESim的液压系统动态特性仿真 107
4.3.1典型机液耦合系统简介 107
4.3.2基于AMESim的典型机液耦合系统仿真 108
4.4基于Simulink的液压系统动态特性优化 112
4.4.1遗传算法优化原理 113
4.4.2基于Simulink和遗传算法的参数优化思路 114
4.4.3目标函数的选取及Simulink优化实现 115
4.5基于AMESim的液压系统动态特性优化 118
4.5.1基于DesignExploration模块的优化方法 120
4.5.2基于AMESim/MATLAB接口的优化方法 120
4.6基于Simulink和AMESim的液压系统动态特性联合仿真 121
4.6.1Simulink和AMESim联合仿真平台的构建 121
4.6.2Simulink和AMESim联合仿真的实现 123
第5章 液压系统缸内缓冲过程建模与仿真 126
5.1液压冲击与缸内缓冲 126
5.1.1液压冲击产生的机理与危害 126
5.1.2液压冲击的控制与缸内缓冲 129
5.1.3缸内缓冲装置的结构形式 130
5.2缸内缓冲过程的数学建模 131
5.2.1圆柱形缸内缓冲装置缓冲过程数学建模 132
5.2.2台阶形缸内缓冲装置缓冲过程分析与建模 135
5.2.3平板节流孔式缸内缓冲装置缓冲过程分析与建模 136
5.3缸内缓冲过程仿真软件设计 138
5.3.1Simulink仿真模型的建立 138
5.3.2缓冲过程仿真软件界面设计 142
5.3.3缓冲过程仿真软件的使用 145
5.4缸内缓冲装置的结构参数优化 149
5.4.1优化问题分析 149
5.4.2圆柱形缓冲装置缓冲过程仿真与参数优化 151
5.4.3台阶形缓冲装置缓冲过程仿真与参数优化 155
5.4.4平板节流孔式缓冲装置缓冲过程仿真与参数优化 159
第6章 高速开关阀的特性仿真与应用研究 163
6.1电液控制技术与高速开关阀 163
6.1.1间接式电液数字控制技术 163
6.1.2直接式电液数字控制技术 164
6.1.3高速开关阀的结构与原理 165
6.2高速开关阀的特性分析 167
6.2.1高速开关阀的主要特性 167
6.2.2高速开关阀的数学建模 168
6.2.3高速开关阀的仿真建模 170
6.2.4高速开关阀的特性仿真 171
6.2.5高速开关阀的特性实验 174
6.3基于HSV的直控式液压缸速度控制 177
6.3.1液压回路与控制信号设计 177
6.3.2液压回路的数学建模 178
6.3.3系统仿真建模 179
6.3.4仿真实验与验证 180
6.4基于HSV的旁路节流式液压缸速度控制 182
6.4.1液压回路与控制信号设计 182
6.4.2液压回路的数学建模 183
6.4.3系统仿真建模 184
6.4.4仿真实验与验证 184
6.5基于HSV的双缸调平系统同步控制 186
6.5.1双缸同步控制系统方案设计 186
6.5.2高速开关阀模糊控制器设计 188
6.5.3主从式同步控制系统建模与仿真 191
6.5.4协同式同步控制系统建模与仿真 195
6.5.5同步控制效果实验验证 197
第7章 多级液压缸驱动举升系统控制仿真研究 199
7.1多级液压缸驱动举升系统控制分析 199
7.1.1多级液压缸驱动举升系统控制的研究内容 199
7.1.2多级液压缸驱动举升系统控制的难点 200
7.2多级液压缸驱动举升系统控制方案与角速度规划 200
7.2.1举升过程控制方案 200
7.2.2举升过程角速度动态分段规划方法 202
7.3单神经元PSD控制策略 204
7.3.1单神经元PID控制器 205
7.3.2自适应PSD控制算法 205
7.3.3单神经元自适应PSD智能控制器 207
7.4基于多软件协同的多级液压缸举升系统建模与控制仿真 208
7.4.1机电液一体化系统中的参数关联分析 208
7.4.2基于Simulink的集成化仿真平台框架 210
7.4.3多软件间的组织协同仿真实现 211
7.4.4多级液压缸驱动举升系统控制仿真 218
参考文献 221