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第1章 绪论1

1.1系统仿真的概念1

1.1.1系统1

1.1.2系统的模型2

1.1.3系统仿真3

1.2计算机仿真的概念5

1.2.1计算机仿真的定义5

1.2.2计算机仿真的基本要素与活动5

1.2.3计算机仿真的一般过程6

1.3液压系统的计算机仿真7

1.3.1液压系统的静动态特性7

1.3.2仿真技术在液压领域中的应用8

1.3.3液压系统动态特性仿真的研究过程9

1.3.4液压系统仿真技术的发展现状10

第2章 液压系统动态特性建模与仿真基础12

2.1液压系统的建模原理12

2.1.1基本方程12

2.1.2模型的非线性因素13

2.1.3模型的降阶处理13

2.2液压系统动态特性建模方法14

2.2.1功率键合图法14

2.2.2节点容腔法18

2.2.3灰箱建模法19

2.3液压系统动态特性仿真方法20

2.3.1数值积分基本原理20

2.3.2龙格-库塔法21

2.3.3吉尔法23

2.4液压系统动态特性的仿真软件29

2.4.1MATLAB/Simulink仿真软件29

2.4.2AMESim仿真软件33

2.4.3 20-Sim仿真软件44

2.5液压系统动态特性仿真的刚性问题52

2.5.1刚性问题的定义52

2.5.2液压系统刚性问题的实质53

2.5.3液压系统动态特性刚性问题的解决途径53

第3章 液压元件的仿真建模61

3.1基于Simulink的液压元件仿真建模61

3.2液压泵/马达的仿真建模63

3.2.1液压泵的仿真建模63

3.2.2液压马达的仿真建模64

3.3压力控制阀的仿真建模65

3.3.1溢流阀的仿真建模65

3.3.2平衡阀的仿真建模66

3.4流量控制阀的仿真建模66

3.4.1节流阀的仿真建模66

3.4.2调速阀的仿真建模67

3.5电磁换向阀的仿真建模69

3.5.1电磁换向阀的数学模型70

3.5.2电磁换向阀的仿真模型80

3.6电液比例方向阀的仿真模型84

3.6.1电液比例方向阀的数学模型84

3.6.2电液比例方向阀的仿真模型91

3.7液压管路的仿真建模91

3.7.1管路的分布参数模型92

3.7.2近似的集中参数模型93

3.7.3液压管道的仿真模型94

3.8液压缸的仿真建模95

3.8.1单级液压缸的仿真建模95

3.8.2多级液压缸的仿真建模97

第4章 液压系统动态特性仿真与优化102

4.1基于Simulink的液压系统动态特性仿真102

4.1.1重物举升液压系统简介102

4.1.2基于Simulink的重物举升液压系统仿真102

4.2基于20-Sim的液压系统动态特性仿真104

4.2.1基于键合图的液压系统建模方法104

4.2.2基于20-Sim的重物提升液压系统仿真105

4.3基于AMESim的液压系统动态特性仿真107

4.3.1典型机液耦合系统简介107

4.3.2基于AMESim的典型机液耦合系统仿真108

4.4基于Simulink的液压系统动态特性优化112

4.4.1遗传算法优化原理113

4.4.2基于Simulink和遗传算法的参数优化思路114

4.4.3目标函数的选取及Simulink优化实现115

4.5基于AMESim的液压系统动态特性优化118

4.5.1基于DesignExploration模块的优化方法120

4.5.2基于AMESim/MATLAB接口的优化方法120

4.6基于Simulink和AMESim的液压系统动态特性联合仿真121

4.6.1Simulink和AMESim联合仿真平台的构建121

4.6.2Simulink和AMESim联合仿真的实现123

第5章 液压系统缸内缓冲过程建模与仿真126

5.1液压冲击与缸内缓冲126

5.1.1液压冲击产生的机理与危害126

5.1.2液压冲击的控制与缸内缓冲129

5.1.3缸内缓冲装置的结构形式130

5.2缸内缓冲过程的数学建模131

5.2.1圆柱形缸内缓冲装置缓冲过程数学建模132

5.2.2台阶形缸内缓冲装置缓冲过程分析与建模135

5.2.3平板节流孔式缸内缓冲装置缓冲过程分析与建模136

5.3缸内缓冲过程仿真软件设计138

5.3.1Simulink仿真模型的建立138

5.3.2缓冲过程仿真软件界面设计142

5.3.3缓冲过程仿真软件的使用145

5.4缸内缓冲装置的结构参数优化149

5.4.1优化问题分析149

5.4.2圆柱形缓冲装置缓冲过程仿真与参数优化151

5.4.3台阶形缓冲装置缓冲过程仿真与参数优化155

5.4.4平板节流孔式缓冲装置缓冲过程仿真与参数优化159

第6章 高速开关阀的特性仿真与应用研究163

6.1电液控制技术与高速开关阀163

6.1.1间接式电液数字控制技术163

6.1.2直接式电液数字控制技术164

6.1.3高速开关阀的结构与原理165

6.2高速开关阀的特性分析167

6.2.1高速开关阀的主要特性167

6.2.2高速开关阀的数学建模168

6.2.3高速开关阀的仿真建模170

6.2.4高速开关阀的特性仿真171

6.2.5高速开关阀的特性实验174

6.3基于HSV的直控式液压缸速度控制177

6.3.1液压回路与控制信号设计177

6.3.2液压回路的数学建模178

6.3.3系统仿真建模179

6.3.4仿真实验与验证180

6.4基于HSV的旁路节流式液压缸速度控制182

6.4.1液压回路与控制信号设计182

6.4.2液压回路的数学建模183

6.4.3系统仿真建模184

6.4.4仿真实验与验证184

6.5基于HSV的双缸调平系统同步控制186

6.5.1双缸同步控制系统方案设计186

6.5.2高速开关阀模糊控制器设计188

6.5.3主从式同步控制系统建模与仿真191

6.5.4协同式同步控制系统建模与仿真195

6.5.5同步控制效果实验验证197

第7章 多级液压缸驱动举升系统控制仿真研究199

7.1多级液压缸驱动举升系统控制分析199

7.1.1多级液压缸驱动举升系统控制的研究内容199

7.1.2多级液压缸驱动举升系统控制的难点200

7.2多级液压缸驱动举升系统控制方案与角速度规划200

7.2.1举升过程控制方案200

7.2.2举升过程角速度动态分段规划方法202

7.3单神经元PSD控制策略204

7.3.1单神经元PID控制器205

7.3.2自适应PSD控制算法205

7.3.3单神经元自适应PSD智能控制器207

7.4基于多软件协同的多级液压缸举升系统建模与控制仿真208

7.4.1机电液一体化系统中的参数关联分析208

7.4.2基于Simulink的集成化仿真平台框架210

7.4.3多软件间的组织协同仿真实现211

7.4.4多级液压缸驱动举升系统控制仿真218

参考文献221