液压与气压传动多媒体第八章 液压系统的性能分析与仿真.ppt

第八章 液压系统的性能分析与仿真本章的内容、 重点、 难点、 注意问题。  第一节 液压系统的性能和分析方法 一、液压系统与相似系统 （一）液压系统的特点 液压系统的概念 子系统的概念 （二）相似理论和相似系统 相似理论简介 机电液气的相似性和对应性（表8-1） 液压系统 机 电 液 气 第一节 液压系统的性能和分析方法 二、液压元件和液压系统的特性 液压系统实例及性能要求（图8-1） （一）液压系统的静态特性 静态特性的概念 静态特性的特征 图8-1 进油节流调速液压系统 第一节 液压系统的性能和分析方法 （二）液压系统的动态特性 动态特性的概念 动态特性的特征 动态特性的品质 图8-2 压力特性曲线 第一节 液压系统的性能和分析方法 三、系统性能的分析方法 （一）理论分析法 数学模型 特点与应用 （二）实验分析法 特点与应用 第二节 液压系统仿真的基本概念 一、系统模型 二、系统仿真的工作流程 图8-3 系统仿真的工作流程 图8-4 直动溢流阀研究系统 第二节 液压系统仿真的基本概念 三、建立数学模型的方法 （一）用传递函数法建立系统的数学模型（直动溢流阀研究系统） 液流连续性方程 增量形式 阀芯受力平衡方程 图8-6 直动溢流阀研究系统功率键合图 第二节 液压系统仿真的基本概念 （二）用状态空间法建立数学模型 1．功率键合图的构成和符号 （1）功率键 （2）因果线 （3）结点 （4）力（流）源 （5）变换器（转换器） 图8-7 因果线的位置 第二节 液压系统仿真的基本概念 2．键合图的功率流程 3．状态方程推导过程 （1）确定状态变量（参见表8-1 ） （2）状态方程推导 1）写出每一根有状态变量键上的状态变量和因变量之间的关系式 第二节 液压系统仿真的基本概念 2）根据键合图的规则将各状态变量的导数（相当于原来的自变量）写成各因变量及输入变量的函数关系 第二节 液压系统仿真的基本概念 3）将式（8-16）代入式（8-17）—（8-19），即可得到系统的状态方程 4．状态方程的物理意义 第二节 液压系统仿真的基本概念 四、状态方程求解算法 （一）欧拉法 1．欧拉公式 常微分方程的初值问题 欧拉法计算公式 2 欧拉法几何意义（图8-8） 图8-8 欧拉折线 第二节 液压系统仿真的基本概念 （二）四阶龙格-库塔法 1 四阶龙格-库塔法的计算公式 其中 2 四阶龙格-库塔法的几何意义（图8-9） 图8-9 四阶龙格-库塔法的几何意义 第二节 液压系统仿真的基本概念 五、建立仿真模型过程中应该注意的问题 1．确定状态变量的初始值 2．状态方程中的输入量 3．输入信号 4．仿真过程中的计算步长 5．刚性方程 6．必要的约束条件 7．确定输出变量 8．仿真模型结构的多样性 第二节 液压系统仿真的基本概念 六、仿真误差分析 七、程序软件实现及结果分析 （一）MATLAB 1 SIMULINK图形符号法（图8-10） 2 编程求解状态方程法 8-10 溢流阀的模拟方框图 8-11 系统压力时间变化曲线 第二节 液压系统仿真的基本概念 （二）AMESim 图8-13 直动溢流阀研究系统AMESim模型 图8-14 直动溢流阀研究系统AMESim仿真曲线 第三节 液压系统性能仿真分析实例 一、插装式溢流阀静动态特性分析 （一）插装式溢流阀的静态特性 1．插装式溢流阀静态特性数学模型 图8-16 插装式溢流阀研究系统简图 1—液压变量泵 2—安全阀 3—插装式溢流阀 4、10—节流阀 5—液阻网络 6—压力传感器 7—先导阀 8—流量传感器 9—电磁换向阀 第三节 液压系统性能仿真分析实例 2．插装式溢流阀静态数学模型的求解及仿真 利用拟牛顿法求解静态数学模型 静态仿真与实验曲线的对比 性能分析 图8-17 静态仿真曲线与实验曲线对比 图8-18 插装式溢流阀研究系统功率键合图 第三节 液压系统性能仿真分析实例 （二）插装式溢流阀的动态特性 1 插装式溢流阀动态特性的数学模型 功率键合图 第三节 液压系统性能仿真分析实例 数学模型 2 插装式溢流阀动态特性数学模型的求解 3 动态特性实验与仿真结果对比 4 性能分析 第三节 液压系统性能仿真分析实例 图8-19 实验曲线与仿真曲线对比 第三节 液压系统性能仿真分析实例 二、一种在线物料取样装置性能分析 （一）物料取料装置的基本工作原理 （二）物料取料装置的主要性能要求