P1 I1

V2 C2
x P I
P

A1
V2 C2

x C

R
P I

A2
V3 C3
流
V4

P2 I2

1 Rk1
(V4 V4

V1 ) C1
பைடு நூலகம்
Sf
源 模
型
P2

V3 C3

R2
P2 I2

V4 C4
力源模型的仿真试验
（1）阻尼系数对系统振幅的影响
（2）激振频率对振幅的影响
（3）系统各振动参数间及与系统参数间的关系仿真曲线
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：
e1 GY e2 f1 ：m f2
e1m=f2 f1/m=e2
3、作用元
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。
作用元符号：
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；
从仿真曲线可以明显的看出，当该阻尼孔的液阻值 R1≦2.063e8时，系统压力开始波动；当液阻值大于 2.063e11时系统的超调量减小，但过度过程明显延长， 不适合液压系统的快速响应的要求。R1=2.063e10为阀体 上阻尼孔的正常液阻值，也是进行溢流阀设计时的推荐 值。
主阀芯上阻尼孔（R2）对溢流阀特性的影响
Se
14
20
0 16 TF 17 1 18 I闸
15 A3
19
（ 闸 阀）
C2
TF A2
23
21
0
Rb
22
C3
4.1 液压可控闸设计与试验研究
泵 控 油 缸 系 统 压 力
时间（s）
闸阀开启前水压对泵控系统开启压力影响较 大；开启后由于两侧压力平衡，水压对泵控系统 开启压力影响不是很大。
4.2大流量先导式溢流阀动态特性仿真分析
P12 F12 F9 F10 F11 Ap8 Se F11 A( p6 p7) Se F11 Ap2 AR孔q7
p7 R孔 q7 V12 A R孔
x11 v11 v12
v2 q2 q1 q3 q4 q5 q6
流源键合图模型
状态方程
V1

1 Rk1
(V4 V4

V1 ) C1
1 Rk 2
(V1 V1

Pb )
P1 I1
V2

P1 I1

A1
P I
力
V3

A2
P I

P2 I2
源 模
V4

P2 I2

1 Rk1
(V4 V4

V1 ) C1
1 Rv
(Se V4 ) C4
型
P1

V1 C1

R1
1.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
P10 I阀芯
（V6 C1
V15 ) C2
1 Rd
x5 V15
(V6 C1
V15 ) 1 C2 Rd
A2
P18 I闸
x6
V22

A3
P18 I闸

V22 (RbC3 )
Rx
Qp 1
2 0
3 Rf 41
8
65
7
C1
1
13
Rk Rd
9 TF A1
F
Ct 12 （溢流阀） 1 10 I阀芯 11
改变 阀芯 上阻 尼孔 参数 值的 仿真 曲线
（a） R2=1.66e9
（b） R2=1.66e10
（c）R2=1.66e11 （d） R2=1.66e12
结果分析
通过仿真，我们发现，当液压系统流量较小 的时候，主阀芯上的阻尼孔对系统的特性影响不 大，而当流量较大时，该阻尼孔的液阻值对溢流 阀的特性有明显影响，这也就是在实际应用中小 流量的溢流阀阀芯上不开阻尼孔而大流量的溢流 阀有阻尼孔的原因。
1 R泄
+
1 ）v2 R阀1 C1

A1
P9 I阀1

1 R孔1
v2 C1
+
1 R孔1
v13 C2
+
x6

v13

1 R孔1
v2 C1

1 R孔1
v13 C2

1 R阀2
v13 C2

A3
P22 I阀2

A2
P9 I阀1
压力响应曲线
先导式溢流阀主阀位移曲线
溢流阀中阀体阻尼孔对其特性的影响分析：
改变
利用功率键合图和MATLAB进行液压系统的 数字仿真，不仅可以对液压系统的动态特性进行 仿真分析，还可以通过改变仿真条件对液压系统 的工作过程进行仿真试验。
用键合图和MATLAB进行数字仿真应注意的几个 问题：
（1）功率键合图全过程的代表性 （2）关于功率的流向 （3）功率键合图中各变量的关系 （4）MATLAB仿真程序的选择 （5）MATLAB仿真算法的选择
先导式溢流阀工作原理
键 合 图 模 型
x1

v10

v9

P9 I阀1
x2 x3

v21 P9
v22
A1
v2 C1
P22 I阀2x1
C弹1

A2
v13 C2

A22
R孔2 I阀1
P9
Se1
x4

P22

A3
v13 C2

x2 C弹2
Se2
S
x5

v2

( 1 R节

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。
p2q2
p1q1
p
p3q3
p2 q2
p1 o p3
q1
q3
p1=p2=p3 q1-q2-q3=0
用o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。
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。
Sf

p2 R泄

p2 R节

p2 R阀
q8

Sf
( 1 R泄

1 R节

1 R阀 ) p2

A v12
状态变量表达式中变量包括：
储能元功率键上的因变量 P2
V12
F11
输入变量 Se Sf
阻性作用元 R泄 R节 R阀 R孔
第四步：消去储能元功率键上的因变量， 得到状态方程。
状态方程与功率键合图的物理意义是一致的。
e R
f
e C
f
e I
f
表 1－1
４、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（effort source)
e
力是已知的，用Se表示； Se f
b.流源（flow source) 流是已知的，用Sf表示。
e
Sf
f
5、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。
阀体 上阻 尼孔 参数 值的 仿真 曲线
（a）R1=2.063e8 （b）R1=2.063e9
（c）R1=2.063e10
（d）R1=2.063e11
结果分析
一般的分析认为，这种结构的先导式溢流阀的阀体 上阻尼孔的作用主要为在油液流过阻尼孔之后，当先导 腔的压力达到系统调定的压力之后，先导阀芯开启，油 液经过阀体上的阻尼孔时有压力损失，使主阀芯上、下 腔产生压力差，在压力差的作用下主阀芯开启溢流。