液壓系統(tǒng)動態(tài)特性數(shù)字仿真

內(nèi)容概要

《液壓系統(tǒng)動態(tài)特性數(shù)字仿真》第一版注重實用的風格多年來一直為廣大讀者所認同，在以一定的篇幅介紹相關(guān)基礎(chǔ)理論的同時，側(cè)重于對仿真技術(shù)的使用者特別是初學者在應(yīng)用實踐中所可能遇到的問題給予有預見性的提煉和回答。如果說這一風格可視為一種特色所在，則它無疑是本次修訂者田樹軍、胡全義和張宏所應(yīng)刻意追尋和保持發(fā)揚的,因此第二版便橫空出世了!

作者簡介

田樹軍，大連理工大學教授、博士生導師，大連市人大常委會副主任，長期從事液壓系統(tǒng)動力學、液壓系統(tǒng)動態(tài)建模與仿真及優(yōu)化設(shè)計方面的研究，在基于BondGraph的建模理論、自動建模方法、通用仿真軟件開發(fā)以及液壓集成塊復雜孔道優(yōu)化設(shè)計等學術(shù)研究方向上，取得了一批較高水平的研究成果。

書籍目錄

第一章  液壓系統(tǒng)動態(tài)特性概述
§1—1  動態(tài)特性分析在液壓系統(tǒng)設(shè)計中的作用 
  一、液壓系統(tǒng)正常工作應(yīng)滿足的要求 
  二、液壓系統(tǒng)的動態(tài)過程 
  三、動態(tài)特性分析在液壓系統(tǒng)設(shè)計中的作用 
§1—2 液壓系統(tǒng)動態(tài)特性研究的內(nèi)容和方法 
  一、液壓系統(tǒng)動態(tài)特性研究的內(nèi)容 
  二、液壓系統(tǒng)動態(tài)特性研究的方法
  三、液壓系統(tǒng)動態(tài)特性研究的復雜性
§l一3  影響液壓系統(tǒng)動態(tài)特性的因素
  一、機、電、液系統(tǒng)中的影響因素及其相似性
  二、復合作用元
  三、進行液壓系統(tǒng)動態(tài)分析時應(yīng)如何考慮其影響因素
第二章  功率鍵合圖建模方法
§2—1  功率鍵合圖的意義、作用和構(gòu)成元素 
  一、功率鍵合圖的意義 
  二、功率鍵合圖的作用
  三、功率鍵合圖的構(gòu)成元素
§2—2  功率鍵合圖的繪制
  一、對所研究系統(tǒng)的必要分析
  二、繪制功率鍵合圖
  三、有關(guān)功率鍵合圖幾個問題的分析
§2—3  典型功率鍵合圖舉例
  一、先導式溢流閥調(diào)壓系統(tǒng)的功率鍵合圖
  二、液壓管道的功率鍵合圖
  三、雙泵供油回路的功率鍵合圖
  四、閥控缸系統(tǒng)的功率鍵合圖
第三章  系統(tǒng)數(shù)學模型
§3-1  從功率鍵合圖推導狀態(tài)方程
  一、確定狀態(tài)變量和輸入變量
  二、推導狀態(tài)方程的步驟
  三、狀態(tài)方程的物理意義
§3—2  確定狀態(tài)方程中的各量值
  一、確定狀態(tài)方程中的參量值
  二、確定狀態(tài)方程中的輸入量值
  三、確定狀態(tài)變量的初始值
  四、確定引起系統(tǒng)動態(tài)過程的輸入信號 
  五、必要的約束條件
  六、確定輸出變量
  七、狀態(tài)方程的形式 
§3—3  功率鍵合圖的不同結(jié)構(gòu)類型及其對建模操作的影響
  一、標準型鍵合圖 
  二、非標準型鍵合圖
  三、具有混合因果關(guān)系的鍵合圖
  四、不合理的鍵合圖
  五、幾點結(jié)論
§3—4  功率鍵合圖的結(jié)型結(jié)構(gòu)
  一、結(jié)型結(jié)構(gòu)的基本概念
  二、場方程、結(jié)型結(jié)構(gòu)方程和系統(tǒng)狀態(tài)方程
  三、結(jié)型結(jié)構(gòu)應(yīng)用實例
  四、幾點結(jié)論
§3—5  液壓系統(tǒng)中常見的時變非線性因素
  一、時變非線性閥口液阻
  二、可變液容
  三、庫侖摩擦力
  四、系統(tǒng)中存在時變非線性因素時的處理方法
第四章  數(shù)字仿真程序設(shè)計中的典型問題
§4—1  數(shù)字仿真程序的基本模式 
§4—2  數(shù)值計算方法及其選擇
  一、數(shù)值積分法的基本原理 
  二、數(shù)值積分法的一些基本概念 
  三、龍格一庫塔法
  四、其它常用數(shù)值積分法
  五、計算方法的選擇
  六、計算步長的確定
§4—3  時變參量的處理
  一、時變液導
  二、時變作用力
  三、時變液容
  四、其它時變參量
§4—4  約束條件問題
  一、設(shè)置約束條件的目的
  二、約束條件的編程處理方法
§4—5  優(yōu)化問題
  一、人工控制調(diào)整參數(shù)的優(yōu)化
  二、程序自動控制調(diào)整參數(shù)的優(yōu)化
第五章    液壓系統(tǒng)建模與數(shù)字仿真實例
§5—1先導式溢流閥調(diào)壓系統(tǒng)
  一、功率鍵合圖
  二、系統(tǒng)狀態(tài)方程
  三、非標準型鍵合圖結(jié)構(gòu)及其建模處理
  四、仿真結(jié)果分析
§5—2  復雜非線性液壓調(diào)速系統(tǒng)
  一、系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)與功率鍵合圖
  二、仿真結(jié)果分析
§5—3  液壓鑿巖機沖擊機構(gòu)
  一、系統(tǒng)功率鍵合圖及模型特征 
  二、系統(tǒng)狀態(tài)方程及其仿真求解 
  三、影響因素的分析與結(jié)論 
§5—4  閉中心液壓負載敏感系統(tǒng) 
  一、負載敏感系統(tǒng)組成及工作原理 
  二、系統(tǒng)分析及功率鍵合圖 
  三、仿真結(jié)果分析 
第六章    自動建模和液壓系統(tǒng)通用仿真軟件開發(fā)
§6—1  概述 
§6—2  鍵合圖模型數(shù)字化描述語言 
  一、鍵合圖模型數(shù)字化的概念與描述語言 
  二、鍵合圖描述語言的主要組成成分及規(guī)則  
  三、參量描述段的設(shè)置 
§6—3  自動建模的實現(xiàn)過程 
  一、鍵合圖文件的語法和語義檢查 
  二、鍵合圖文件的格式化處理及建立特征矩陣 
  三、結(jié)點方程 
  四、數(shù)學模型一狀態(tài)方程的自動生成 
  五、其它模型模塊的自動生成 
  六、自動建模實例 
§6—4  非線性模型庫與非線性模型的自動生成  
  一、非線性模型庫的基本特點 
  二、非線性模型庫的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
  三、非線性模型庫的容量與規(guī)模
  四、非線性模型庫應(yīng)用程序設(shè)計
§6—5  非標準型鍵合圖的自動建模處理方法
  一、非標準型鍵合圖特征分析
  二、采用非獨立變量法實現(xiàn)非標準型鍵合圖的自動建模
§6-6  SIM-1液壓系統(tǒng)動態(tài)特性數(shù)字仿真通用軟件
  一、軟件系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)與功能
  二、應(yīng)用實例
第七章    基于Modelica語言的多領(lǐng)域統(tǒng)一建模與仿真
§7-1  多領(lǐng)域統(tǒng)一建模與仿真技術(shù)概述
  一、多領(lǐng)域系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)及其復雜性
  二、多領(lǐng)域統(tǒng)一建模與仿真的基本方法
  三、Modelica仿真語言與鍵合圖方法的結(jié)合
§7—2  Modelica語言基礎(chǔ)及其建模特點
  一、Modelica模型結(jié)構(gòu)及構(gòu)成要素
  二、Modelica語言的建模特點
  三、基于Modelica語言的建模仿真集成開發(fā)平臺
§7-3  基于Modelica語言的功率鍵合圖自動仿真技術(shù)
  一、鍵合圖建模的面向?qū)ο筇匦?br /> 二、Modelica建模與功率鍵合圖建模連接機理的異同
  三、基于Modelica語言的功率鍵合圖庫開發(fā)
§7—4  功率鍵合圖模型自動仿真實例 
  一、典型工程機械回轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)系統(tǒng)原理圖  
  二、系統(tǒng)功率鍵合圖
  三、仿真結(jié)果及分析
附  錄
附表一  機、液、電參量對照表
附表二  功率鍵合圖中常用的變量
附表三  功率鍵合圖中常用的符號
主要參考文獻

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：   插圖：   一、功率鍵合圖的意義 功率鍵合圖方法是一種系統(tǒng)動力學建模方法，是一種用來描述工程系統(tǒng)能量結(jié)構(gòu)的圖示表示方法。用功率鍵合圖來描述系統(tǒng)的動態(tài)結(jié)構(gòu)并實施建模，可以顯著增強分析研究人員對工程系統(tǒng)行為的洞察力，因而該方法越來越成為一種可面向并處理多種能量范疇工程系統(tǒng)的十分有效的動態(tài)建模與分析方法。目前，功率鍵合圖方法已在機械、電氣、液壓和熱力學等各類工程技術(shù)領(lǐng)域的動態(tài)分析與控制研究中得到了廣泛的應(yīng)用。 功率鍵合圖方法的核心思想是：一個工程系統(tǒng)的動態(tài)過程即是其功率流在特定激勵作用下重新分布與調(diào)整的過程；而以一種統(tǒng)一的方法對系統(tǒng)各部分功率流的構(gòu)成、轉(zhuǎn)換、相互間邏輯關(guān)系及物理特征等進行描述，即可實現(xiàn)對該系統(tǒng)模型的充分且完備的定義描述。這種方法為分析研究人員進行系統(tǒng)動態(tài)特性分析和建立數(shù)學模型提供了極大的方便。一方面，它對功率流描述上的模塊化結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)本身各部分物理結(jié)構(gòu)及各種動態(tài)影響因素之間具有明確而形象的一一對應(yīng)關(guān)系，便于理解其物理意義；另一方面，它與系統(tǒng)動態(tài)數(shù)學模型即狀態(tài)方程之間也存在著其它方法無法比擬的一致性，可以根據(jù)系統(tǒng)的功率鍵合圖的有關(guān)規(guī)律和規(guī)則，有條不紊地推導出相應(yīng)的數(shù)學模型。 在具體表達方式上，鍵合圖方法將各類工程系統(tǒng)所涉及的多種物理參量，從功率流的角度出發(fā)，統(tǒng)一歸納為四種系統(tǒng)變量，即力（勢）、流、動量和變位。同時，采用若干基本構(gòu)成元素，例如功率鍵、作用元、（功率）源、結(jié)點、變換器和旋轉(zhuǎn)器等來表征系統(tǒng)基本物理特征和能量（功率）轉(zhuǎn)換與守恒的基本連接方式。所定義的系統(tǒng)變量和構(gòu)成元素都具有特定的物理含義，并由一組專門的圖形或字母符號來標識。鍵合圖本身具有一套嚴密的描述與變換規(guī)則，這些規(guī)則同各類典型物理特性及一些普遍定律之間具有高度的協(xié)調(diào)一致性。正因為如此，功率鍵合圖方法為系統(tǒng)動態(tài)模型的準確定義描述及據(jù)此有規(guī)律地推導建立狀態(tài)方程，提供了一條十分有效的途徑。 功率鍵合圖也可簡稱為鍵合圖。 二、功率鍵合圖的作用 功率鍵合圖用于表示系統(tǒng)中的功率流程。在研究工程系統(tǒng)的動態(tài)特性時，功率鍵合圖表示系統(tǒng)在各種因素的作用下，在動態(tài)過程中功率的流向、匯集、分配和能量轉(zhuǎn)換等情況，所以功率鍵合圖本質(zhì)上是一種能量流程圖。在對系統(tǒng)建立數(shù)學模型以進行數(shù)字仿真時，功率流程的分析是必須進行的；功率鍵合圖的作用則是把這種功率流程的分析以簡潔而形象的圖示形式表達出來。就建模需求而言，功率鍵合圖雖然并非是必需的，也就是說不通過它而用其它方法也能完成建模，但它確實是最值得推薦使用的，其根本原因就在于它所具有的前述兩條“承前啟后”的突出優(yōu)點。這一點，讀者將通過以下的分析進一步體會到。

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