机电系统建模与仿真PPT课件.ppt

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1、机电系统建模与仿真内容提要0-11.系统建模与仿真概述2.模型与建模3.仿真及其分类4.仿真研究步骤5.系统仿真的特点6.数字仿真程序机电系统建模与仿真内容提要0-27.采煤机模化试验—实验模型8.新型掘进工作面临时支架-建模与仿真9.液压支架--建模与仿真10.专题讲座-----功率键合图法建模11.机械液压系统专题讲座（许步勤教授）12.作业机电系统建模与仿真作业1.举例说明系统建模与仿真的作用和意义.2.论述系统仿真的类型和特点.3.以实例说明仿真研究的步骤.4.结合所学专业,选择课题中的实际机电系统,建立其模型,并进行仿真研究.通知1、2008，2009级硕士研究生星期日上午9

2、时在北区教学主楼1703教室上课2、2008级硕士研究生快速完成作业(用研究生专用纸），在2010年10月25日前交给吴娟老师；电系统建模与仿真概述1-1●机电系统三大问题：①已知输入（激励）和系统特性（动态特性或数学模型）求响应预测问题→仿真；②已知输入和输出，求系统特性，此为系统识别问题；③已知输出和系统特性，求输入，此为载荷识别问题；建模与仿真专题讲座功率键合图一、作用二、构成与符号三、建模与仿真四、应用实例一、功率键合图的作用及优点1作用：表示系统中的功率流程。在研究液压系统的动态特性时，表示系统在各种作用元（因素）的作用下，功率的流向、汇集、分配和能量转换等。2、优点a功率

3、键合图对功率流描述上的模块化结构与系统本身各部分物理结构及各种动态影响因素之间具有直观而形象的一一对应关系。b与系统动态数学模型即状态方程之间又存在着严格的逻辑上的一致性，可根据系统的功率键合图有规律地推导出相应的数学模型。二、功率键合图的构成与符号1、功率键（PowerBonds)m、f、p、uefe－effort力变量f－flow流变量w、v、q、I2、键间联系a.o结点－相当于并联电路中的节点。该节点周围具有相等的电压值，而输入电流值等于输出的电流值即在该节点上输入、输出电流的代数和为零。p2q2p3q3p1q1pp1q1p3q3p2q2op1=p2=p3q1-q2-q3=0用o

4、结点表示三通管路b.1结点－相当于一个串联电路，在该节点上电流相等，而上流的电压值等于下流的电压值加上该电路中的电压损耗值，即电压的代数和为零。p1p3△p=p2q1p2q21p1q1p3q3p1=p2+p3q1=q2=q3=q用1结点表示带有液阻的管路c.变换器TF(transformer)TF是一种能量变换器用于不同类型能量之间的转换；或同类型能量之间的转换。e1f1e2f2TF:me1m=e2f2=f1/m表示形式：d.旋转器GY(gyrator)当在功率键合图中需要表示感应电动机的作用时，可以用旋转器。表示形式：e1f1e2f2GY：me1m=f2f1/m=e23、作用

5、元a.阻性元R－机械摩擦、液阻、电阻；b.容性元C－弹簧、液容、电容；c.感性元I－质量、液感、电感。efefRefCI作用元符号：表1－1４、外界输入的功率元在外界输入的功率中，构成功率的两个参量，往往其中之一是已知量，另一个则受系统中各因素的影响而为变量。a.力源（effortsource)力是已知的，用Se表示；b.流源（flowsource)流是已知的，用Sf表示。efefSeSf5、功率键合图上因果关系及标注规则a.因果关系对于外界输给系统的功率，其中往往只知道一个变量（力变量或流变量），而另一个变量则由系统中各因素的共同作用决定其量值。同理对于系统中的任一作用元来讲，其功率

6、键上的力变量e和流变量f中，也有一个变量是以自变量的形式输给该作用元，而另一个变量则是因该作用元的作用而以因变量的形式反馈回系统。b.标注规则决定功率键合图中功率键合图上两变量因果关系的原则，是要便于建立起系统的数学模型－状态方程，以及这种数学模型便于在计算机上求解。各功率元的因果线标注请参考表1－2、表1－3。表1－2表1－3功率键合图中常见的符号三、建模与仿真液压系统的仿真研究首先要建立系统的状态方程，功率键合图是建模的有力工具。从功率键合图推导状态方程的步骤：1、与作用元有关；2、与键合图中因果线的某些问题有关；3、与系统中的时变非线性因素及某些软参量有关。<一>从功率键合图推导

7、状态方程1、确定状态变量和输入变量功率键合图中，C元、I元有导数或积分关系，故取C元的流变量f，I元的力变量e作为状态变量。C作用元：位移体积电荷I作用元：动量动量动量为了便于建立状态方程，可以取C元和I元功率键上自变量对时间的积分为状态变量。即取：液体体积V，运动件的位移X，固体或液体的动量P为状态变量。这些状态变量的一阶导数即为原来的自变量。这样，原来C元、I元功率键上两个变量之间的积分关系就转化为状态变量和原来因变量之间的代数关系。2、以