本書(shū)以數(shù)字液壓缸為研究對(duì)象，探索了數(shù)字液壓缸建模與仿真的多種途徑和方法，可為機(jī)電液高度集成系統(tǒng)的建模與仿真分析提供借鑒參考。
全書(shū)共分為6章。第1章主要介紹數(shù)字液壓技術(shù)及發(fā)展，數(shù)字液壓缸的機(jī)理及特點(diǎn)。第2章主要介紹閥控非對(duì)稱液壓缸建模過(guò)程，液壓系統(tǒng)建模原理，機(jī)電液系統(tǒng)仿真分析軟件及多領(lǐng)域協(xié)同仿真方法等基礎(chǔ)知識(shí)。第3章主要討論典型數(shù)字液壓缸機(jī)理建模過(guò)程及Simulink仿真分析方法。第4章主要討論基于AMESim的數(shù)字液壓缸建模仿真的多種思路與實(shí)現(xiàn)途徑。第5章主要探討基于ADAMS與AMESim實(shí)現(xiàn)數(shù)字液壓缸協(xié)同建模與仿真的方法。第6章主要探討數(shù)字液壓缸性能優(yōu)化、試驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與測(cè)試方法等。
本書(shū)可作為高等院校機(jī)械、流體專業(yè)高年級(jí)本科生和研究生的參考書(shū)籍，也可供相關(guān)專業(yè)領(lǐng)域科研與工程技術(shù)人員參考使用。
液壓傳動(dòng)與控制已經(jīng)成為服務(wù)于各行各業(yè)技術(shù)裝備的集傳動(dòng)、控制和檢測(cè)為一體的綜合自動(dòng)化技術(shù)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和電子技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字液壓技術(shù)也得到了快速發(fā)展。與傳統(tǒng)的電液伺服液壓系統(tǒng)相比，數(shù)字液壓系統(tǒng)具有控制技術(shù)先進(jìn)、抗干擾能力強(qiáng)、控制精度高、同步性能好、響應(yīng)速度快、對(duì)油液的清潔度要求低等諸多優(yōu)點(diǎn)。
數(shù)字液壓缸也稱數(shù)控油缸，是一種內(nèi)建閉環(huán)、使用開(kāi)環(huán)的系統(tǒng)工程級(jí)單一液壓元件，利用其可將脈沖轉(zhuǎn)換為精密的功率驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)微米級(jí)的控制精度，其成功地把液壓技術(shù)與數(shù)字技術(shù)結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)了液壓傳動(dòng)的數(shù)字化控制、遠(yuǎn)距離控制和智能控制，具有控制精度高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制方便等優(yōu)點(diǎn)，是液壓技術(shù)數(shù)字化的典型范例。
數(shù)字液壓缸將一個(gè)集流體、機(jī)械、電氣、自動(dòng)化等多專業(yè)的系統(tǒng)，化繁為簡(jiǎn)成為一個(gè)具有數(shù)字化控制特性、高效集成且獨(dú)立化的元件。目前對(duì)數(shù)字液壓缸的穩(wěn)定性、快速性和準(zhǔn)確性以及系統(tǒng)應(yīng)用的性能等仍處于不斷探索階段，而仿真分析是必要的輔助手段，通過(guò)仿真數(shù)據(jù)的分析評(píng)價(jià)，為數(shù)字液壓缸的性能優(yōu)化提供理論依據(jù)，有利于進(jìn)一步提高數(shù)字液壓缸及系統(tǒng)應(yīng)用的工作性能。
本書(shū)結(jié)合作者多年來(lái)對(duì)液壓系統(tǒng)建模與仿真，尤其是近年來(lái)在數(shù)字液壓技術(shù)方面的研究成果，以數(shù)字液壓缸為研究對(duì)象，一方面旨在探索數(shù)字液壓缸建模與仿真的多種途徑和方法，另一方面也為類似的機(jī)電液一體化集成系統(tǒng)的建模與仿真分析提供借鑒參考。
全書(shū)共分為6章。第1章緒論，主要介紹數(shù)字液壓技術(shù)及發(fā)展，數(shù)字液壓缸的機(jī)理及特點(diǎn)。第2章數(shù)字液壓缸建模仿真分析基礎(chǔ)，主要介紹閥控非對(duì)稱液壓缸建模、液壓系統(tǒng)建模原理與方法、機(jī)電液系統(tǒng)仿真分析軟件及多領(lǐng)域協(xié)同仿真方法等基礎(chǔ)知識(shí)。第3章數(shù)字液壓缸機(jī)理建模及Simulink仿真分析，主要討論典型數(shù)字液壓缸機(jī)理建模過(guò)程，分別得到其傳遞函數(shù)模型、非線性模型，并探索基于Simulink對(duì)數(shù)字液壓缸的性能進(jìn)行仿真分析的方法。第4章數(shù)字液壓缸AMESim建模與仿真分析，主要討論基于AMESim仿真軟件平臺(tái)實(shí)現(xiàn)數(shù)字液壓缸建模仿真的途徑，提出多種建模仿真思路。第5章數(shù)字液壓缸機(jī)液耦合建模及仿真分析，主要探討基于ADAMS與AMESim實(shí)現(xiàn)數(shù)字液壓缸協(xié)同建模與仿真的方法，為數(shù)字液壓缸虛擬樣機(jī)分析提供一種途徑。第6章數(shù)字液壓缸性能優(yōu)化與測(cè)試試驗(yàn)，主要探討從內(nèi)部結(jié)構(gòu)及外部變量對(duì)數(shù)字液壓缸性能影響分析的方法、性能測(cè)試試驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)、性能優(yōu)化與測(cè)試試驗(yàn)的方法等。
本書(shū)引用的參考文獻(xiàn)在書(shū)中多用作啟示指導(dǎo)，為了方便讀者進(jìn)行延伸閱讀，參考文獻(xiàn)按章列出。匆忙之中，想必定會(huì)有曾對(duì)作者有重要影響的文獻(xiàn)資料遺漏了，這里一并對(duì)文獻(xiàn)作者表示感謝！
本書(shū)的出版還要感謝同事和同仁們給予的支持和幫助！感謝家人的理解與支持，我才能集中時(shí)間撰寫書(shū)稿！也感謝西安電子科技大學(xué)出版社劉小莉、于文平編輯的細(xì)致與辛勤工作！
由于作者水平有限及時(shí)間倉(cāng)促，書(shū)中難免有疏漏和不妥之處，懇請(qǐng)讀者批評(píng)指正。同時(shí)，需要特別說(shuō)明的是，本書(shū)著重于對(duì)數(shù)字液壓缸建模與仿真途徑進(jìn)行探索，旨在為數(shù)字液壓缸及類似的機(jī)電液集成系統(tǒng)的仿真分析研究提供方法參考，而對(duì)數(shù)字液壓缸本身性能的分析不是本書(shū)的重點(diǎn)；書(shū)中所提供的實(shí)例均經(jīng)過(guò)仿真驗(yàn)證。希望能與液壓技術(shù)及機(jī)電系統(tǒng)仿真領(lǐng)域相關(guān)的讀者進(jìn)行交流溝通。
第1章 緒論 1
1.1 概述 1
1.1.1 傳統(tǒng)液壓技術(shù) 1
1.1.2 數(shù)字液壓技術(shù) 2
1.2 典型數(shù)字液壓元件 3
1.2.1 增量式數(shù)字閥 4
1.2.2 高速開(kāi)關(guān)閥 5
1.2.3 組合式數(shù)字閥 7
1.3 數(shù)字液壓缸國(guó)內(nèi)外研究發(fā)展情況 8
1.3.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀 8
1.3.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 9
1.3.3 數(shù)字液壓缸建模研究方法及成果 10
1.4 機(jī)液伺服機(jī)構(gòu)與數(shù)字液壓缸 12
1.4.1 典型機(jī)液伺服機(jī)構(gòu)原理分析 12
1.4.2 數(shù)字液壓缸機(jī)理分析 14
1.4.3 數(shù)字液壓缸的特點(diǎn) 15
參考文獻(xiàn) 16
第2章 數(shù)字液壓缸建模仿真分析基礎(chǔ) 19
2.1 閥控非對(duì)稱液壓缸建模 19
2.1.1 負(fù)載壓力及負(fù)載流量 20
2.1.2 流量連續(xù)方程 21
2.1.3 滑閥的線性化流量方程 23
2.1.4 液壓缸和負(fù)載的力平衡方程 23
2.2 液壓系統(tǒng)的建模原理與方法 24
2.2.1 液壓系統(tǒng)的建模原理 24
2.2.2 液壓系統(tǒng)的建模方法 26
2.3 機(jī)電液系統(tǒng)仿真分析軟件平臺(tái) 28
2.3.1 Matlab/Simulink仿真軟件 28
2.3.2 ADAMS仿真軟件 32
2.3.3 AMESim仿真軟件 36
2.4 機(jī)電液系統(tǒng)多軟件協(xié)同仿真 47
2.4.1 機(jī)電液系統(tǒng)各領(lǐng)域參數(shù)關(guān)聯(lián)分析 48
2.4.2 基于Simulink的集成化仿真平臺(tái)框架 48
2.4.3 軟件間的組織內(nèi)部協(xié)同仿真方法 49
參考文獻(xiàn) 51
第3章 數(shù)字液壓缸機(jī)理建模及Simulink仿真分析 53
3.1 數(shù)字液壓缸數(shù)學(xué)模型 53
3.1.1 步進(jìn)電機(jī)與閥芯的旋轉(zhuǎn)模型 53
3.1.2 三通閥模型 54
3.1.3 液壓缸模型 55
3.1.4 數(shù)字液壓缸整體模型 56
3.2 基于傳遞函數(shù)的仿真分析 56
3.2.1 確定仿真參數(shù)及建立模型 56
3.2.2 系統(tǒng)穩(wěn)定性分析 58
3.2.3 系統(tǒng)定位精度分析 58
3.3 基于狀態(tài)方程的非線性模型仿真分析 60
3.3.1 考慮非線性因素的建模分析 60
3.3.2 仿真結(jié)果分析 63
參考文獻(xiàn) 66
第4章 數(shù)字液壓缸AMESim建模與仿真分析 68
4.1 主要元件模型 68
4.1.1 控制閥模型 68
4.1.2 液壓缸模型 69
4.1.3 步進(jìn)電機(jī)模型 70
4.1.4 液壓油源模型 73
4.1.5 螺旋副模型 74
4.2 數(shù)字液壓缸AMESim建模仿真思路 79
4.3 基于信號(hào)等效反饋的數(shù)字液壓缸建模仿真 81
4.3.1 建模過(guò)程 81
4.3.2 仿真分析 82
4.4 基于閥套隨動(dòng)等效反饋的數(shù)字液壓缸建模仿真 84
4.4.1 建模過(guò)程 84
4.4.2 仿真分析 86
4.5 應(yīng)用螺旋副的數(shù)字液壓缸建模與仿真 86
4.5.1 建模過(guò)程 86
4.5.2 仿真分析 88
參考文獻(xiàn) 89
第5章 數(shù)字液壓缸機(jī)液耦合建模及仿真分析 91
5.1 機(jī)液耦合系統(tǒng)參數(shù)關(guān)聯(lián)關(guān)系 91
5.2 數(shù)字液壓缸協(xié)同建模方案 93
5.2.1 建模方法 93
5.2.2 數(shù)據(jù)交換方法及接口定義 94
5.3 建立ADAMS動(dòng)力學(xué)模型 94
5.3.1 三維模型建立 94
5.3.2 動(dòng)力學(xué)模型建立 95
5.3.3 模型驗(yàn)證 97
5.4 建立AMESim液壓模型 98
5.4.1 考慮數(shù)值解算的模型優(yōu)選 98
5.4.2 液壓部分建模 99
5.5 聯(lián)合仿真接口設(shè)置 99
5.5.1 AMESim接口設(shè)置 99
5.5.2 ADAMS變量設(shè)置 100
5.6 聯(lián)合仿真分析 103
5.6.1 單級(jí)螺旋反饋式數(shù)字液壓缸聯(lián)合仿真分析 103
5.6.2 雙級(jí)螺旋反饋式數(shù)字液壓缸仿真分析 106
參考文獻(xiàn) 108
第6章 數(shù)字液壓缸性能優(yōu)化與測(cè)試試驗(yàn) 110
6.1 數(shù)字液壓缸的性能優(yōu)化分析 110
6.1.1 結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析 110
6.1.2 參量?jī)?yōu)化分析 113
6.2 性能測(cè)試試驗(yàn)系統(tǒng) 115
6.2.1 試驗(yàn)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 117
6.2.2 試驗(yàn)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 121
6.3 試驗(yàn)系統(tǒng)AMESim仿真分析 123
6.3.1 AMESim建模 123
6.3.2 仿真分析 124
6.4 數(shù)字液壓缸性能測(cè)試試驗(yàn) 126
6.4.1 工況試驗(yàn) 126
6.4.2 優(yōu)化驗(yàn)證試驗(yàn) 127
6.4.3 設(shè)備驗(yàn)證試驗(yàn) 129
參考文獻(xiàn) 130
書(shū)單推薦
