(车辆液压传动与控制技术)第10章液压系统建模简介.ppt

第十章 液压系统建模简介 通过这一章的学习，能够掌握液压马达，液压阀，液压系统动 态建模的一些基本方法， 并了解液压系统仿真的基本过程。 第十章 液压系统建模简介 导入案例 10.1液压马达动态建模 10.2液压阀动态建模 10.3液压系统动态建模 液压系统仿真 本章小结 泵采用压力为10Mpa的理想恒压源，相当于实际系统中功率足够大的定量泵与溢流阀的组合。伺服阀电磁铁的时间常数取为0.002s，远小于整个系统的时间常数，可以忽略它对整个系统动态的影响。伺服阀的阀芯位移与过流面积以及液压缸的各个尺寸采用了实际数据。 设定活塞位置给定值为 ，仿真的结果如图10.3所示，横轴代表响应时间，纵轴由上至下分别是：阀芯位移控制输入x，活塞杆位置y，活塞杆速度 。 10.1液压马达动态建模 液压马达稳态特性可由流量方程描述。即 1.溢流阀 图10.7 溢流阀结构 溢流阀的工作原理 溢流阀的响应方法 (1)小信号频率响应； (2)模拟计算机仿真； (3)数字计算机仿真。 2.电磁换向阀 电磁换向阀中滑阀的移动由电磁线圈产生的电磁力控制。电磁线圈可分为用于一般电磁换向阀的二次电磁线圈和用于比例阀中的比例电磁线圈两种：二次电磁线圈产生的电磁力与输入电流平方成正比；而比例电磁线圈产生的电磁力则与输入电流成正比。在电磁线圈上加上电压，由于电磁线圈的阻抗和感抗产生动态变化的电流，当电磁线圈位移较小时，其感抗基本上保持为常数，有以下方程： 如果滑阀的库仑摩擦较大不能略去，需对瞬态响应加以修正。比例 电磁线圈方程(10-13)可改成 1.阀控缸／马达液压服系统 阀控缸／马达液压系统的流量特性为非线性微分方程。由于滑阀的 非线性以及阀控／马达存在的动态影响，所以微分方程的求解不可 能得到将所有的参数都包括的结果。假设滑阀为对称型正开口阀， 在驱动电流i u作用下，滑阀刚好打开。可得 简化后可得 液压缸 液压马达 对执行元件，可得到一组方程如下： 2.变量泵控定量液压马达系统 假设补充油液泵Qm恒定，与溢流阀设定压力pb无关，用来补偿回路流量泄漏，并设p2=pb，有 【本章小结】 本章简单的介绍了液压元件及系统建 模的一些方法，仅供学习参考。 液压系统仿真原理、传递函数 的建立和液压马达的动态模。 能够利用计算机仿真技术分析 和预测液压系统的动态性能。 液压系统 仿真 液控阀/马达液压系统与变量泵 控定量液压马达系统的流量特 性及微分方程。 了解阀控马达液压系统与变量泵 控定量液压马达系统建模差异 液压系统 动态建模 溢流阀的结构及工作原理，电 磁换向阀的工作原理及其瞬态 响应，滑阀的建模过程。 掌握溢流阀，电磁换向阀，伺服 阀的结构工作原理及建模方法 。 液压阀动 态建模 液压马达速度控制系统的动态 特性及液压马达稳态特性。 熟悉液压马达的速度控制系统 工作原理，设计步骤。 液压马达 动态建模 相关知识 能力要求 知识要点 教学目标 教学要求 导入案例 道路耦合试验机电液伺服位置控制系统仿真 在数字式自适应动态电液道路耦合试验机中，针对一个采用阀控对称缸的电液伺服位置控制系统进行了SimHydraulics实物仿真和模型辨识，通过机理建模和Simulink模型仿真验证了辨识结果。图10.1为系统原理图及外形图。 图10.1系统原理图 图10.2 SimHydraulics仿真框图 图10.3 SimHydraulics仿真闭环恒值输入响应 通过对系统动态建模可正确地设计系统各有关参数，使系统性能最佳。 图10.4 液压马达速度控制系统的动态特性 图10.5液压马达速度控制系统各组成部分 图10.5将阀控马达系统(开环)分为几个动态部分。如果在阀上出现驱动信号，由于滑阀质量等因素影响，滑阀不可能瞬时移动；滑阀通过管路与液压马达相连接，则连接管路对系统振动的影响必须小于由于液压油压力波传播的影响，即 (10-1) (10-2) (10-3) (10-4) 10.2液压阀动态建模 调压弹簧b和阻尼元件装在溢流阀阀芯c的上部，当阀芯处于某一位 置，维持系统一定压力时，多余的液流从阀芯中d口排出。阻尼座g 上有阻尼孔a，阻尼座下有弹簧垫e，弱弹簧f将e顶向阻尼座。当弹 簧和阻尼元件向上运动，就打开阻尼座上阻尼小孔，液流从小孔通 过，产生压力降，对运动产生阻力很小；当阻尼元件向下运动，弹 簧就关闭液流通道，液流被挡在阻尼元件