液壓系統(tǒng)建模與仿真分析

前言

　　隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，液壓系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用到工程領(lǐng)域的各個方面。對液壓系統(tǒng)動態(tài)特性的分析已經(jīng)成為液壓系統(tǒng)設(shè)計的主要輔助手段。工程人員通過對液壓元件及液壓系統(tǒng)的仿真、分析系統(tǒng)的動態(tài)特性，輔助液壓元件及系統(tǒng)的設(shè)計，及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中存在的問題，優(yōu)化系統(tǒng)的性能，從而達(dá)到縮短研發(fā)周期、降低研發(fā)成本的目的?！　‰S著流體力學(xué)、現(xiàn)代控制理論、算法理論、可靠性理論等相關(guān)學(xué)科的發(fā)展，特別是計算機技術(shù)的突飛猛進，液壓系統(tǒng)仿真軟件也日益成熟，越來越成為液壓系統(tǒng)設(shè)計人員的有力工具。對于資深的液壓系統(tǒng)設(shè)計人員，必須熟練掌握液壓系統(tǒng)仿真軟件，才能更好地進行輔助系統(tǒng)設(shè)計。但是，僅熟練地掌握仿真軟件是不夠的，必須深入理解液壓系統(tǒng)建模與仿真的理論，深刻理解軟件的仿真機理，才能夠順利地解決軟件仿真過程中出現(xiàn)的各種問題，準(zhǔn)確而快速地得到仿真結(jié)果，從而達(dá)到真正輔助系統(tǒng)設(shè)計的目的。　　本書詳細(xì)推導(dǎo)了液壓系統(tǒng)動力學(xué)及熱力學(xué)的建模理論，有助于讀者對液壓系統(tǒng)建模機理的理解。書中通過一定的算法程序深人分析了液壓系統(tǒng)仿真軟件的仿真運行機理，將建模與仿真緊密結(jié)合，使讀者理解仿真軟件仿真運行機理。本書還給出了油液屬性的一些計算方法，油液屬性的計算是仿真軟件中很重要的一部分計算工作，其計算結(jié)果關(guān)系到系統(tǒng)仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性。本書通過閥控液壓缸的建模與仿真實例，輔助讀者加深對仿真建模的理解，并對液壓系統(tǒng)典型特性分析方法的機理進行了簡要介紹，而且對目前仿真軟件給出的系統(tǒng)優(yōu)化算法進行了一定的分析，從而幫助讀者更好地理解和應(yīng)用液壓系統(tǒng)仿真軟件。

內(nèi)容概要

　　本書根據(jù)目前液壓系統(tǒng)仿真的發(fā)展需求，較全面、系統(tǒng)地介紹了液壓系統(tǒng)的動力學(xué)與熱力學(xué)建模以及仿真理論，并通過更為直觀的算法程序深入分析了液壓系統(tǒng)建模與仿真軟件的運行機理，并基于該理論，通過對閥控液壓缸的建模與仿真實例輔助讀者理解液壓系統(tǒng)仿真建模的原理以及系統(tǒng)分析與優(yōu)化的方法?！　”緯勺鳛楦叩仍盒１究粕脱芯可慕虒W(xué)參考書，也可供工程技術(shù)人員參考，以便對液壓系統(tǒng)建模與仿真理論及液壓系統(tǒng)仿真軟件的使用有更深人的理解。

書籍目錄

第1章　緒論1.1　建模方法的分類1.2　模塊化建模思想1.3　液壓系統(tǒng)的建模過程1.4　液壓系統(tǒng)的規(guī)范型模型1.5　模型階數(shù)的選定第2章　液壓元件動態(tài)建模2.1　基本液壓元件建模2.2　金屬外壁的模型2.3　典型液壓元件建模第3章　液壓油液屬性的計算3.1　油液的等溫壓縮系數(shù)及體積彈性模量3.2　油液的體積膨脹系數(shù)3.3　油液的密度3.4　油液的黏度第4章　閥控液壓缸系統(tǒng)建模及程序?qū)崿F(xiàn)4.1　采用C++語言編制元件模型4.2　建立液壓元件模型及程序?qū)崿F(xiàn)第5章　液壓系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型及仿真求解方法5.1　液壓系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立5.2　數(shù)值積分方法5.3　初值對系統(tǒng)的影響5.4　不連續(xù)點的處理5.5　代數(shù)方程的排序與代數(shù)環(huán)5.6　仿真計算結(jié)果5.7　通用液壓系統(tǒng)仿真軟件的仿真計算及分析第6章　液壓系統(tǒng)典型特性分析6.1　頻譜特性分析6.2　頻率響應(yīng)分析6.3　模型線性化分析6.4　試驗設(shè)計方法（DOE）第7章　伺服液壓系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化7.1　優(yōu)化問題的數(shù)學(xué)表達(dá)7.2　伺服液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與優(yōu)化7.3　參數(shù)優(yōu)化流程7.4　方案評價方法7.5　優(yōu)化方法7.6　閥控液壓缸優(yōu)化實例第8章　協(xié)同仿真機理分析8.1　嵌入式仿真模式8.2　協(xié)同仿真模式參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　第1章　緒論　　系統(tǒng)仿真是近幾十年發(fā)展形成的一門綜合性學(xué)科，它為系統(tǒng)的設(shè)計、研究和決策提供了一個先進而有效的手段，并可以縮短設(shè)計周期、降低費用，已廣泛應(yīng)用于工程及非工程領(lǐng)域。仿真技術(shù)作為液壓系統(tǒng)或元件設(shè)計階段的必要手段，已被業(yè)界廣泛認(rèn)識。隨著流體力學(xué)、現(xiàn)代控制理論、算法理論、可靠性理論等相關(guān)學(xué)科的發(fā)展，特別是計算機技術(shù)的突飛猛進，液壓仿真技術(shù)也日益成熟，已成為液壓系統(tǒng)設(shè)計人員的有力工具。　　國外從20世紀(jì)70年代初開始研究液壓系統(tǒng)和元件的計算機數(shù)字仿真，我國是從20世紀(jì)70年代末80年代初開始進行液壓系統(tǒng)和元件的仿真研究的。經(jīng)過幾十年的研究開發(fā)，液壓仿真軟件包的性能實現(xiàn)了從精度低、速度慢發(fā)展到精度高、速度快；從只能處理單輸入、單輸出的線性系統(tǒng)發(fā)展到能處理多輸入、多輸出的非線性系統(tǒng)；從復(fù)雜的編程和輸入發(fā)展到交互友好的圖形用戶界面等。特別是近幾年，在國外尤其在歐洲液壓仿真技術(shù)得到了飛速發(fā)展，各款老牌的液壓仿真軟件紛紛推出了面目一新的版本。如英國的Bathfp，瑞典的Hopsan，德國的DsHplus等。另外一些擅長液壓系統(tǒng)仿真的綜合系統(tǒng)仿真軟件在商業(yè)上也獲得了很大的成功，具代表性的有法國的AMEsim，美國的Easy5。液壓系統(tǒng)仿真人員應(yīng)用這些專業(yè)的液壓系統(tǒng)仿真軟件進行液壓系統(tǒng)設(shè)計、分析、優(yōu)化，縮短了產(chǎn)品的研發(fā)過程，降低了研發(fā)成本。　　對于資深的工程仿真人員而言，僅熟練地掌握液壓系統(tǒng)仿真軟件的使用是不夠的，必須深入掌握液壓系統(tǒng)建模與仿真的理論，深刻理解軟件的仿真機理，這樣才能夠順利地解決軟件仿真過程中出現(xiàn)的各種問題，準(zhǔn)確而快速地得到仿真結(jié)果。筆者根據(jù)多年的仿真經(jīng)驗認(rèn)為，資深的液壓系統(tǒng)仿真工程師需要具備以下三個基本條件。　?。?）雄厚的液壓系統(tǒng)建模與仿真的理論基礎(chǔ)。數(shù)學(xué)模型是系統(tǒng)本質(zhì)的抽象，準(zhǔn)確地建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型才能真正做到深刻理解系統(tǒng)仿真的運行機理，所以建模是仿真人員的基本功。仿真是對模型的求解，只有對數(shù)值計算有深刻的理解，才能夠合理地選擇和設(shè)置參數(shù)，準(zhǔn)確而快速地得到仿真結(jié)果。

編輯推薦

　　《液壓系統(tǒng)建模與仿真分析》可作為高等院校本科生和研究生的教學(xué)參考書，也可供工程技術(shù)人員參考，以便對液壓系統(tǒng)建模與仿真理論及液壓系統(tǒng)仿真軟件的使用有更深人的理解。

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