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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Q188

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

6-6SIM-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A263

2.子系统B263

3.子系统C265

4.子系统D266

5.子系统E266

二、应用实例267

主要参考文献275