液压与气压传动 教学课件 作者 马胜钢第八章 液压系统的性能分析与仿真.ppt

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1、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

2、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（

3、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

4、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）MATLAB1SIMULI

5、NK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

6、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

7、（二）物料取料装置的主要性能要求图8-20取样装置的结构简图1—液压站2—液压马达3—减速机4—绳轮5—钢丝绳6—皮带输送机头轮7—取样小车8—导轨第三节液压系统性能仿真分析实例（三）确定物料取样装置的研究系统（图8-21）图8-21取样装置研究系统1—液压变量泵2—液压马达3—电磁换向阀4—电磁溢流阀5、6—制动溢流阀7—减速器8—取样小车9—钢丝绳10—张紧轮图8-22取样装置研究系统的功率键合图（四）物料取样装置研究系统的数学模型功率键合图数学模型第三节液压系统性能仿真分析实例第三节液压系统性能仿真分析实例数学模型第三节液压系统性能

8、仿真分析实例（五）系统仿真与实验结果对比（六）性能分析图8-24实验曲线图8-23仿真曲线第三节液压系统性能仿真分析实例三、液控惯性振动筛机的性能分析（一）液控惯性振动筛机工作原理（二）确定研