本書針對液壓系統動態特性建模仿真問題，從基本原理、實現方法、技術套用3個層面展開論述。在介紹液壓系統動態特性建模與仿真的基本原理和方法的基礎上，概括了典型液壓元件仿真模型的建立方法、常見仿真軟體環境下實現液壓系統動態特性仿真與最佳化的技術方法，給出了套用仿真技術解決實際問題的實例。
基本介紹
- 書名：液壓系統動態特性建模仿真技術及套用
- 類型：科技
- 出版日期：2013年9月1日
- 語種：簡體中文
- ISBN：7121214679
- 作者：高欽和 馬長林
- 出版社：電子工業出版社
- 頁數：225頁
- 開本：16
- 品牌：電子工業出版社
內容簡介,圖書目錄,
內容簡介
《液壓系統動態特性建模仿真技術及套用》旨在為機械液壓領域工程技術人員開展液壓系統動態特性建模、仿真分析和最佳化等提供技術參考，為複雜機電液壓系統仿真與控制等方面的研究提供借鑑，可作為高等院校相關專業的研究生、本科生學習的參考資料。
圖書目錄
第1章緒論1
1.1系統仿真的概念1
1.1.1系統1
1.1.2系統的模型2
1.1.3系統仿真3
1.2計算機仿真的概念5
1.2.1計算機仿真的定義5
1.2.2計算機仿真的基本要素與活動5
1.2.3計算機仿真的一般過程6
1.3液壓系統的計算機仿真7
1.3.1液壓系統的靜動態特性7
1.3.2仿真技術在液壓領域中的套用8
1.3.3液壓系統動態特性仿真的研究過程9
1.3.4液壓系統仿真技術的發展現狀10
第2章液壓系統動態特性建模與仿真基礎12
2.1液壓系統的建模原理12
2.1.1基本方程12
2.1.2模型的非線性因素13
2.1.3模型的降階處理13
2.2液壓系統動態特性建模方法14
2.2.1功率鍵合圖法14
2.2.2節點容腔法18
2.2.3灰箱建模法19
2.3液壓系統動態特性仿真方法20
2.3.1數值積分基本原理20
2.3.2龍格庫塔法21
2.3.3吉爾法23
2.4液壓系統動態特性的仿真軟體29
2.4.1MATLAB/Simulink仿真軟體29
2.4.2AMESim仿真軟體33
2.4.320—Sim仿真軟體44
2.5液壓系統動態特性仿真的剛性問題52
2.5.1剛性問題的定義52
2.5.2液壓系統剛性問題的實質53
2.5.3液壓系統動態特性剛性問題的解決途徑53
第3章液壓元件的仿真建模61
3.1基於Simulink的液壓元件仿真建模61
3.2液壓泵/馬達的仿真建模63
3.2.1液壓泵的仿真建模63
3.2.2液壓馬達的仿真建模64
3.3壓力控制閥的仿真建模65
3.3.1溢流閥的仿真建模65
3.3.2平衡閥的仿真建模66
3.4流量控制閥的仿真建模66
3.4.1節流閥的仿真建模66
3.4.2調速閥的仿真建模67
3.5電磁換向閥的仿真建模69
3.5.1電磁換向閥的數學模型70
3.5.2電磁換向閥的仿真模型80
3.6電液比例方向閥的仿真模型84
3.6.1電液比例方向閥的數學模型84
3.6.2電液比例方向閥的仿真模型91
3.7液壓管路的仿真建模91
3.7.1管路的分布參數模型92
3.7.2近似的集中參數模型93
3.7.3液壓管道的仿真模型94
3.8液壓缸的仿真建模95
3.8.1單級液壓缸的仿真建模95
3.8.2多級液壓缸的仿真建模97
第4章液壓系統動態特性仿真與最佳化102
4.1基於Simulink的液壓系統動態特性仿真102
4.1.1重物舉升液壓系統簡介102
4.1.2基於Simulink的重物舉升液壓系統仿真102
4.2基於20—Sim的液壓系統動態特性仿真104
4.2.1基於鍵合圖的液壓系統建模方法104
4.2.2基於20—Sim的重物提升液壓系統仿真105
4.3基於AMESim的液壓系統動態特性仿真107
4.3.1典型機液耦合系統簡介107
4.3.2基於AMESim的典型機液耦合系統仿真108
4.4基於Simulink的液壓系統動態特性最佳化112
4.4.1遺傳算法最佳化原理113
4.4.2基於Simulink和遺傳算法的參數最佳化思路114
4.4.3目標函式的選取及Simulink最佳化實現115
4.5基於AMESim的液壓系統動態特性最佳化118
4.5.1基於DesignExploration模組的最佳化方法120
4.5.2基於AMESim/MATLAB接口的最佳化方法120
4.6基於Simulink和AMESim的液壓系統動態特性聯合仿真121
4.6.1Simulink和AMESim聯合仿真平台的構建121
4.6.2Simulink和AMESim聯合仿真的實現123
第5章液壓系統缸內緩衝過程建模與仿真126
5.1液壓衝擊與缸內緩衝126
5.1.1液壓衝擊產生的機理與危害126
5.1.2液壓衝擊的控制與缸內緩衝129
5.1.3缸內緩衝裝置的結構形式130
5.2缸內緩衝過程的數學建模131
5.2.1圓柱形缸內緩衝裝置緩衝過程數學建模132
5.2.2台階形缸內緩衝裝置緩衝過程分析與建模135
5.2.3平板節流孔式缸內緩衝裝置緩衝過程分析與建模136
5.3缸內緩衝過程仿真軟體設計138
5.3.1Simulink仿真模型的建立138
5.3.2緩衝過程仿真軟體界面設計142
5.3.3緩衝過程仿真軟體的使用145
5.4缸內緩衝裝置的結構參數最佳化149
5.4.1最佳化問題分析149
5.4.2圓柱形緩衝裝置緩衝過程仿真與參數最佳化151
5.4.3台階形緩衝裝置緩衝過程仿真與參數最佳化155
5.4.4平板節流孔式緩衝裝置緩衝過程仿真與參數最佳化159
第6章高速開關閥的特性仿真與套用研究163
6.1電液控制技術與高速開關閥163
6.1.1間接式電液數字控制技術163
6.1.2直接式電液數字控制技術164
6.1.3高速開關閥的結構與原理165
6.2高速開關閥的特性分析167
6.2.1高速開關閥的主要特性167
6.2.2高速開關閥的數學建模168
6.2.3高速開關閥的仿真建模170
6.2.4高速開關閥的特性仿真171
6.2.5高速開關閥的特性實驗174
6.3基於HSV的直控式液壓缸速度控制177
6.3.1液壓迴路與控制信號設計177
6.3.2液壓迴路的數學建模178
6.3.3系統仿真建模179
6.3.4仿真實驗與驗證180
6.4基於HSV的旁路節流式液壓缸速度控制182
6.4.1液壓迴路與控制信號設計182
6.4.2液壓迴路的數學建模183
6.4.3系統仿真建模184
6.4.4仿真實驗與驗證184
6.5基於HSV的雙缸調平系統同步控制186
6.5.1雙缸同步控制系統方案設計186
6.5.2高速開關閥模糊控制器設計188
6.5.3主從式同步控制系統建模與仿真191
6.5.4協同式同步控制系統建模與仿真195
6.5.5同步控制效果實驗驗證197
第7章多級液壓缸驅動舉升系統控制仿真研究199
7.1多級液壓缸驅動舉升系統控制分析199
7.1.1多級液壓缸驅動舉升系統控制的研究內容199
7.1.2多級液壓缸驅動舉升系統控制的難點200
7.2多級液壓缸驅動舉升系統控制方案與角速度規劃200
7.2.1舉升過程控制方案200
7.2.2舉升過程角速度動態分段規劃方法202
7.3單神經元PSD控制策略204
7.3.1單神經元PID控制器205
7.3.2自適應PSD控制算法205
7.3.3單神經元自適應PSD智慧型控制器207
7.4基於多軟體協同的多級液壓缸舉升系統建模與控制仿真208
7.4.1機電液一體化系統中的參數關聯分析208
7.4.2基於Simulink的集成化仿真平台框架210
7.4.3多軟體間的組織協同仿真實現211
7.4.4多級液壓缸驅動舉升系統控制仿真218
參考文獻221
1.1系統仿真的概念1
1.1.1系統1
1.1.2系統的模型2
1.1.3系統仿真3
1.2計算機仿真的概念5
1.2.1計算機仿真的定義5
1.2.2計算機仿真的基本要素與活動5
1.2.3計算機仿真的一般過程6
1.3液壓系統的計算機仿真7
1.3.1液壓系統的靜動態特性7
1.3.2仿真技術在液壓領域中的套用8
1.3.3液壓系統動態特性仿真的研究過程9
1.3.4液壓系統仿真技術的發展現狀10
第2章液壓系統動態特性建模與仿真基礎12
2.1液壓系統的建模原理12
2.1.1基本方程12
2.1.2模型的非線性因素13
2.1.3模型的降階處理13
2.2液壓系統動態特性建模方法14
2.2.1功率鍵合圖法14
2.2.2節點容腔法18
2.2.3灰箱建模法19
2.3液壓系統動態特性仿真方法20
2.3.1數值積分基本原理20
2.3.2龍格庫塔法21
2.3.3吉爾法23
2.4液壓系統動態特性的仿真軟體29
2.4.1MATLAB/Simulink仿真軟體29
2.4.2AMESim仿真軟體33
2.4.320—Sim仿真軟體44
2.5液壓系統動態特性仿真的剛性問題52
2.5.1剛性問題的定義52
2.5.2液壓系統剛性問題的實質53
2.5.3液壓系統動態特性剛性問題的解決途徑53
第3章液壓元件的仿真建模61
3.1基於Simulink的液壓元件仿真建模61
3.2液壓泵/馬達的仿真建模63
3.2.1液壓泵的仿真建模63
3.2.2液壓馬達的仿真建模64
3.3壓力控制閥的仿真建模65
3.3.1溢流閥的仿真建模65
3.3.2平衡閥的仿真建模66
3.4流量控制閥的仿真建模66
3.4.1節流閥的仿真建模66
3.4.2調速閥的仿真建模67
3.5電磁換向閥的仿真建模69
3.5.1電磁換向閥的數學模型70
3.5.2電磁換向閥的仿真模型80
3.6電液比例方向閥的仿真模型84
3.6.1電液比例方向閥的數學模型84
3.6.2電液比例方向閥的仿真模型91
3.7液壓管路的仿真建模91
3.7.1管路的分布參數模型92
3.7.2近似的集中參數模型93
3.7.3液壓管道的仿真模型94
3.8液壓缸的仿真建模95
3.8.1單級液壓缸的仿真建模95
3.8.2多級液壓缸的仿真建模97
第4章液壓系統動態特性仿真與最佳化102
4.1基於Simulink的液壓系統動態特性仿真102
4.1.1重物舉升液壓系統簡介102
4.1.2基於Simulink的重物舉升液壓系統仿真102
4.2基於20—Sim的液壓系統動態特性仿真104
4.2.1基於鍵合圖的液壓系統建模方法104
4.2.2基於20—Sim的重物提升液壓系統仿真105
4.3基於AMESim的液壓系統動態特性仿真107
4.3.1典型機液耦合系統簡介107
4.3.2基於AMESim的典型機液耦合系統仿真108
4.4基於Simulink的液壓系統動態特性最佳化112
4.4.1遺傳算法最佳化原理113
4.4.2基於Simulink和遺傳算法的參數最佳化思路114
4.4.3目標函式的選取及Simulink最佳化實現115
4.5基於AMESim的液壓系統動態特性最佳化118
4.5.1基於DesignExploration模組的最佳化方法120
4.5.2基於AMESim/MATLAB接口的最佳化方法120
4.6基於Simulink和AMESim的液壓系統動態特性聯合仿真121
4.6.1Simulink和AMESim聯合仿真平台的構建121
4.6.2Simulink和AMESim聯合仿真的實現123
第5章液壓系統缸內緩衝過程建模與仿真126
5.1液壓衝擊與缸內緩衝126
5.1.1液壓衝擊產生的機理與危害126
5.1.2液壓衝擊的控制與缸內緩衝129
5.1.3缸內緩衝裝置的結構形式130
5.2缸內緩衝過程的數學建模131
5.2.1圓柱形缸內緩衝裝置緩衝過程數學建模132
5.2.2台階形缸內緩衝裝置緩衝過程分析與建模135
5.2.3平板節流孔式缸內緩衝裝置緩衝過程分析與建模136
5.3缸內緩衝過程仿真軟體設計138
5.3.1Simulink仿真模型的建立138
5.3.2緩衝過程仿真軟體界面設計142
5.3.3緩衝過程仿真軟體的使用145
5.4缸內緩衝裝置的結構參數最佳化149
5.4.1最佳化問題分析149
5.4.2圓柱形緩衝裝置緩衝過程仿真與參數最佳化151
5.4.3台階形緩衝裝置緩衝過程仿真與參數最佳化155
5.4.4平板節流孔式緩衝裝置緩衝過程仿真與參數最佳化159
第6章高速開關閥的特性仿真與套用研究163
6.1電液控制技術與高速開關閥163
6.1.1間接式電液數字控制技術163
6.1.2直接式電液數字控制技術164
6.1.3高速開關閥的結構與原理165
6.2高速開關閥的特性分析167
6.2.1高速開關閥的主要特性167
6.2.2高速開關閥的數學建模168
6.2.3高速開關閥的仿真建模170
6.2.4高速開關閥的特性仿真171
6.2.5高速開關閥的特性實驗174
6.3基於HSV的直控式液壓缸速度控制177
6.3.1液壓迴路與控制信號設計177
6.3.2液壓迴路的數學建模178
6.3.3系統仿真建模179
6.3.4仿真實驗與驗證180
6.4基於HSV的旁路節流式液壓缸速度控制182
6.4.1液壓迴路與控制信號設計182
6.4.2液壓迴路的數學建模183
6.4.3系統仿真建模184
6.4.4仿真實驗與驗證184
6.5基於HSV的雙缸調平系統同步控制186
6.5.1雙缸同步控制系統方案設計186
6.5.2高速開關閥模糊控制器設計188
6.5.3主從式同步控制系統建模與仿真191
6.5.4協同式同步控制系統建模與仿真195
6.5.5同步控制效果實驗驗證197
第7章多級液壓缸驅動舉升系統控制仿真研究199
7.1多級液壓缸驅動舉升系統控制分析199
7.1.1多級液壓缸驅動舉升系統控制的研究內容199
7.1.2多級液壓缸驅動舉升系統控制的難點200
7.2多級液壓缸驅動舉升系統控制方案與角速度規劃200
7.2.1舉升過程控制方案200
7.2.2舉升過程角速度動態分段規劃方法202
7.3單神經元PSD控制策略204
7.3.1單神經元PID控制器205
7.3.2自適應PSD控制算法205
7.3.3單神經元自適應PSD智慧型控制器207
7.4基於多軟體協同的多級液壓缸舉升系統建模與控制仿真208
7.4.1機電液一體化系統中的參數關聯分析208
7.4.2基於Simulink的集成化仿真平台框架210
7.4.3多軟體間的組織協同仿真實現211
7.4.4多級液壓缸驅動舉升系統控制仿真218
參考文獻221
