【2021】数字特性.完整资料课件.ppt

LOGO液压系统数字特性分析液压系统数字特性分析内内 容容问题提出问题提出1基本概念基本概念2基本方法基本方法3软件实现软件实现4后续优化后续优化5发展趋势及先进技术发展趋势及先进技术6问题提出问题提出11、该款直动式溢流阀的、该款直动式溢流阀的作用是什么？作用是什么？问题：问题：2、其实现该种作用的能、其实现该种作用的能力多大，如何衡量？和力多大，如何衡量？和哪些参数有关？哪些参数有关？3、放到回路中时出现工、放到回路中时出现工况变化，我们希望它如况变化，我们希望它如何？何？4、如果想提高其抗扰动、如果想提高其抗扰动（变化）的能力该如何（变化）的能力该如何做？做？问题提出 液压元件或系统的设计完成后，如何判断其是液压元件或系统的设计完成后，如何判断其是否合理，如何找到进一步提高其性能的方法等？否合理，如何找到进一步提高其性能的方法等？进行特性分析进行特性分析静态特性静态特性 动态特性动态特性问题提出 1、静态特性：静态特性：问题提出1）该阀属于压力控制阀，在液压回路中主要用于系）该阀属于压力控制阀，在液压回路中主要用于系统压力控制。统压力控制。2）该阀控制系统压力的能力越强，即可使该系统越）该阀控制系统压力的能力越强，即可使该系统越稳定。稳定。3）我们把具有某种结构的溢流阀控制系统压力的能我们把具有某种结构的溢流阀控制系统压力的能力所能体现的特性叫做力所能体现的特性叫做溢流特性溢流特性，可以根据压力，可以根据压力-流流量关系绘制溢流特性曲线。量关系绘制溢流特性曲线。1、静态特性：静态特性：问题提出4）直动式和先导式溢流阀的流量曲线直动式和先导式溢流阀的流量曲线 1、静态特性：静态特性：问题提出总结：总结：可以对比其静态（稳态）性能可以对比其静态（稳态）性能 与时间无关与时间无关 2、动态特性：动态特性：问题提出1）动态过程：平衡）动态过程：平衡-扰动扰动-变化变化-新平衡。新平衡。3）我们希望其对扰动灵我们希望其对扰动灵敏、响应迅速、恢复平衡敏、响应迅速、恢复平衡迅速。迅速。2）动态特性往往是在系统稳定工作状态发生突变时）动态特性往往是在系统稳定工作状态发生突变时表现出来的表现出来的 。2、动态特性：动态特性：问题提出总结：总结：和时间有关；和时间有关；当系统受到来自外界干扰时，如果其动态特性当系统受到来自外界干扰时，如果其动态特性不好，在变化的动态过程中的工况就会无法满足要求，不好，在变化的动态过程中的工况就会无法满足要求，会出现噪声、啸叫、冲击或工作器官运动失调，严重会出现噪声、啸叫、冲击或工作器官运动失调，严重时甚至导致系统瘫痪，所以，研究液压系统的动态特时甚至导致系统瘫痪，所以，研究液压系统的动态特性是非常有必要的。性是非常有必要的。但是影响因素多，需要专门的方法解决，为但是影响因素多，需要专门的方法解决，为关注重点。关注重点。基本概念基本概念21、系统：、系统：系统是指具有某些特定功能、按照某些规律结合系统是指具有某些特定功能、按照某些规律结合起来、相互作用、互相依存的所有物体的集合或起来、相互作用、互相依存的所有物体的集合或总合。总合。基本概念 2、系统模型：、系统模型：系统模型是对实际系统的一种抽象，使系统本质的表述，是系统模型是对实际系统的一种抽象，使系统本质的表述，是人们对客观世界的反复认识、分析，经过多极转换、整合等人们对客观世界的反复认识、分析，经过多极转换、整合等相似过程而形成的最终结果，它具有和系统相似的数学描述相似过程而形成的最终结果，它具有和系统相似的数学描述或物理属性，能够以各种可用的形式，给出研究系统的信息。或物理属性，能够以各种可用的形式，给出研究系统的信息。基本概念物理模型、数学模型物理模型、数学模型基本概念3、系统仿真：、系统仿真：系统仿真是以相似原理、系统技术、信息技术及其应用领域系统仿真是以相似原理、系统技术、信息技术及其应用领域有关专业技术为基础，以计算机、仿真器和各种专用物理效有关专业技术为基础，以计算机、仿真器和各种专用物理效应设备为工具，利用系统模型对真实的或设想的系统进行动应设备为工具，利用系统模型对真实的或设想的系统进行动态研究的一门多学科的综合技术。系统仿真是通过研究模型态研究的一门多学科的综合技术。系统仿真是通过研究模型来解释实际系统的形态特征和本质，从而达到认识实际系统来解释实际系统的形态特征和本质，从而达到认识实际系统的目的。的目的。基本概念4、对应理论：、对应理论：机械、液压、电路机械、液压、电路 阻性、容性、惯性阻性、容性、惯性抛弃具体的物理系统，有助于简化建模过程。抛弃具体的物理系统，有助于简化建模过程。基本概念4、对应理论：、对应理论：阻性元：阻性元：液：液：电：电：机：机：基本概念4、对应理论：、对应理论：惯性元：惯性元：液：液：电：电：C机：机：基本概念4、对应理论：、对应理论：感性元：感性元：液：液：液感液感 I电：电：电感电感L机：质量机：质量m基本方法基本方法3 1、传递函数法：、传递函数法：1）列出直动式溢流阀的动态过程中所涉及的数学方程）列出直动式溢流阀的动态过程中所涉及的数学方程式式 ；2）对各个方程式进行拉氏变换；）对各个方程式进行拉氏变换；3 3）根据自动控制理论中的霍尔维茨判据，如果其闭环根据自动控制理论中的霍尔维茨判据，如果其闭环传递函数的分母中各项系数均为正数，则可判定该自动控制传递函数的分母中各项系数均为正数，则可判定该自动控制系统是稳定的。系统是稳定的。基本方法 1、传递函数法：、传递函数法：例如：直动式溢流阀例如：直动式溢流阀基本方法 2、键合图法：、键合图法：1）键合图法的全称叫做功率键合图法，是一种由来描述工）键合图法的全称叫做功率键合图法，是一种由来描述工程系统能量结构的图示表示方法。程系统能量结构的图示表示方法。2）功率键合图方法的核心思想是认为一个工程系统的动态）功率键合图方法的核心思想是认为一个工程系统的动态过程即是其功率流在特定激励作用下重新分布与调整的过程。以过程即是其功率流在特定激励作用下重新分布与调整的过程。以一种统一的方法对系统各部分功率流的构成、转换、相互间逻辑一种统一的方法对系统各部分功率流的构成、转换、相互间逻辑关系及物理特征等进行描述即可实现对该系统模型的充分且完备关系及物理特征等进行描述即可实现对该系统模型的充分且完备的定义描述。的定义描述。基本方法 2、键合图法：、键合图法：3）它为系统动态模型的准确定义描述及据此有规律地推导它为系统动态模型的准确定义描述及据此有规律地推导数学模型（状态方程）提供了一条十分有效的途径。数学模型（状态方程）提供了一条十分有效的途径。4）键合合图的基本构成元素的基本构成元素功率功率键、源、源、结点、点、变换器器等等 。基本方法 2、键合图法：、键合图法：5）若以溢流阀调压系统为研究对象，则其对应键合图如下：）若以溢流阀调压系统为研究对象，则其对应键合图如下：基本方法 2、键合图法：、键合图法：6）由键合图得出状态方程：）由键合图得出状态方程：基本方法-2、键合图法：、键合图法：7）状态方程求解：由于液压系统的状态方程又大多是非线）状态方程求解：由于液压系统的状态方程又大多是非线性的一阶微分方程组，所以在求解时常选用四阶龙格库塔法。性的一阶微分方程组，所以在求解时常选用四阶龙格库塔法。基本方法软件实现软件实现4 1、ANSYS-静态静态 软件实现 1、ANSYS-静态静态 软件实现 1、ANSYS-静态静态 软件实现 2、MATLAB-动态动态 软件实现 2、MATLAB-动态动态 响应曲线响应曲线 软件实现 3、AMESim-动态动态 软件实现2、MATLAB-动态2、MATLAB-动态2）功率键合图方法的核心思想是认为一个工程系统的动态过程即是其功率流在特定激励作用下重新分布与调整的过程。系统仿真是通过研究模型来解释实际系统的形态特征和本质，从而达到认识实际系统的目的。直动式和先导式溢流阀的流量曲线和时间有关；3、AMESim-动态系统仿真是通过研究模型来解释实际系统的形态特征和本质，从而达到认识实际系统的目的。1、ANSYS-静态2、动态特性：系统是指具有某些特定功能、按照某些规律结合起来、相互作用、互相依存的所有物体的集合或总合。7）状态方程求解：由于液压系统的状态方程又大多是非线性的一阶微分方程组，所以在求解时常选用四阶龙格库塔法。2、键合图法：3、AMESim-动态动态 软件实现 3、AMESim-动态动态 响应曲线响应曲线 软件实现后续优化后续优化5 1、优化目的、优化目的 特性分析特性分析主要影响参数主要影响参数如何改变能够性能最优如何改变能够性能最优 后续优化 2、优化方法、优化方法 复合形法复合形法 3、混合仿真优化、混合仿真优化 发展趋势及先进技术发展趋势及先进技术6 1、手段先进、手段先进 联合仿真、混合仿真联合仿真、混合仿真 发展趋势和先进技术 2、并行仿真、分布交互、虚拟现实、并行仿真、分布交互、虚拟现实LOGO