了得網工業技術_液壓繫統建模與仿真

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液壓流體傳動與控制是液壓領域的難點，本書旨在將液壓的基礎知識進行項目化教學設置及實例仿真，使讀者加深印像，也對科研從業者有一定的幫助。
本書既可作為高等院校本科生和研究生的教學參考書，也可供工程技術人員參考，以便對液壓繫統建模與仿真理論及液壓繫統仿真軟件的使用有更加深入的理解。

內容簡介

液壓流體傳動與控制是液壓領域的難點，本書旨在將液壓的基礎知識進行項目化教學設置及實例仿真。
全書分為12章，內容包括液壓與氣壓的基礎知識、液壓控制閥、液壓動力機構、機-液伺服繫統、電液伺服閥、電液伺服繫統、液壓伺服繫統設計、液壓能源、液壓繫統的現代控制方法、非線性控制繫統及離散控制繫統輔助設計。
本書既可作為高等院校本科生和研究生的教學參考書，也可供工程技術人員參考，以便對液壓繫統建模與仿真理論及液壓繫統仿真軟件的使用有更加深入的理解。

作者簡介

張秀梅，畢業於瀋陽航空航天大學，擁有多年simulink教學開發經驗，液壓愛好者，對於液壓控制繫統有深刻理解。現任教於濰坊科技學院汽車工程學院。

目錄
第1章液壓與氣壓的基礎知識 1
1.1 氣液傳動的工作原理與繫統組成 1
1.2 液壓與氣壓傳動的特點 3
1.3 液壓與氣壓傳動技術的發展概況 4
第2章流體力學基礎知識 5
2.1 液壓傳動工作介質 5
2.1.1 液體的密度 5
2.1.2 液體的可壓縮性 5
2.1.3 液體的黏性 6
2.1.4 液壓油的品種和選用 8
2.2 液體靜力學基礎 9
2.2.1 液體靜壓力 9
2.2.2 液體靜壓力基本方程 10目    錄
第1章液壓與氣壓的基礎知識   1
1.1 氣液傳動的工作原理與繫統組成   1
1.2 液壓與氣壓傳動的特點   3
1.3 液壓與氣壓傳動技術的發展概況   4
第2章流體力學基礎知識   5
2.1 液壓傳動工作介質   5
2.1.1 液體的密度   5
2.1.2 液體的可壓縮性   5
2.1.3 液體的黏性   6
2.1.4 液壓油的品種和選用   8
2.2 液體靜力學基礎   9
2.2.1 液體靜壓力   9
2.2.2 液體靜壓力基本方程   10
2.2.3 壓力與相對壓力   11
2.2.4 帕斯卡原理   13
2.3 液體動力學基礎   13
2.3.1 液體動力學的基本概念   13
2.3.2 連續性方程   16
2.3.3 伯努利定理   17
2.4 壓力與流量   19
2.4.1 液壓管路的壓力損失   19
2.4.2 孔口的流量與壓力特性   20
2.5 液壓衝擊和空穴現像   21
2.5.1 液壓衝擊   21
2.5.2 空穴現像   22
2.6 復習應用   22
第3章液壓控制閥   25
3.1 圓柱滑閥的結構形式及分類   25
3.1.1 按進、出閥的通道數劃分   25
3.1.2 按滑閥的工作邊數劃分   26
3.1.3 按滑閥的預開口形式劃分   27
3.1.4 按閥套窗口的形狀劃分   27
3.1.5 按閥芯的凸肩數目劃分   27
3.2 閥芯液壓力   28
3.2.1 液體的壓縮性分析   28
3.2.2 滑閥受力分析   30
3.3 液壓橋路   35
3.4 滑閥靜態特性的一般分析   38
3.4.1 滑閥壓力－流量方程的一般表達式   39
3.4.2 滑閥的靜態特性曲線   41
3.4.3 閥的線性化分析和閥的繫數   42
3.5 零開口四邊滑閥的靜態特性   44
3.6 實際零開口四邊滑閥的靜態特性   47
3.7 正開口四邊滑閥的靜態特性   49
3.8 雙邊滑閥的靜態特性   52
3.9 噴嘴擋板閥   55
3.9.1 單噴嘴擋板閥的靜態特性   56
3.9.2 雙噴嘴擋板閥的靜態特性   60
3.9.3 作用在擋板上的液流力   67
3.9.4 噴嘴擋板閥的設計   69
3.10 滑閥的輸出功率及效率   70
3.11 滑閥的設計   72
3.11.1 滑閥的選擇   72
3.11.2 主要參數的確定   73
3.12 習題   74
第4章液壓動力機構   76
4.1 液壓動力機構與負載的匹配   76
4.1.1 負載的類型及特性   77
4.1.2 等效負載的計算   82
4.1.3 液件的輸出特性   84
4.1.4 動力機構與負載匹配   85
4.2 對稱閥四通閥控對稱液壓缸   88
4.2.1 基本方程   88
4.2.2 方塊圖與傳遞函數   93
4.3 對稱閥控非對稱液壓缸   102
4.3.1 對稱閥控非對稱液壓動力機構的基本方程   102
4.3.2 基本方程   103
4.4 四通閥控液壓馬達   108
4.5 三通閥控制液壓缸   112
4.5.1 基本方程   112
4.5.2 傳遞函數   113
4.6 泵控液壓馬達   114
4.6.1 基本方程   115
4.6.2 傳遞函數   117
4.6.3 泵控液壓馬達與閥控液壓馬達的比較   118
4.7 思考題   119
4.8 習題   119
第5章機-液伺服繫統   121
5.1 閥控液壓缸外反饋機-液位置伺服繫統   122
5.2 機-液伺服繫統的穩定性分析   124
5.2.1 Routh穩定判據   124
5.2.2 機-液伺服繫統的穩定性判據和穩定裕量   125
5.2.3 穩定性計算舉例   128
5.3 影響穩定性的因素   132
5.3.1 主要結構參數的影響   132
5.3.2 結構剛度對穩定性的影響   133
5.4 動壓反饋裝置   138
5.5 液壓轉矩放大器   142
5.5.1 結構原理   142
5.5.2 方框圖及傳遞函數   143
5.5.3 液壓轉矩放大器穩定計算舉例   145
5.6 機-液伺服繫統的穩態誤差   147
5.6.1 跟隨誤差計算   147
5.6.2 負載誤差計算   149
5.6.3 影響繫統工作精度的因素   150
5.6.4 液壓伺服繫統穩態誤差計算舉例   151
5.7 思考題   152
5.8 習題   153
第6章電液伺服閥   154
6.1 電液伺服閥的組成及分類   154
6.1.1 電液伺服閥的組成   154
6.1.2 電液伺服閥的分類   155
6.2 力矩馬達   156
6.2.1 力矩馬達的分類及要求   156
6.2.2 永磁動鐵式力矩馬達   157
6.2.3 永磁動圈式力馬達   161
6.2.4 動鐵式力矩馬達與動圈式力馬達的比較   162
6.3 單級滑閥式電液伺服閥   162
6.3.1 動鐵式單級電液伺服閥   162
6.3.2 動圈式單級電液伺服閥   170
6.4 力反饋兩級電液伺服閥   173
6.4.1 工作原理   173
6.4.2 基本方程與方塊圖   174
6.4.3 力反饋伺服閥的穩定性分析   180
6.4.4 力反饋伺服閥的傳遞函數   182
6.4.5 力反饋伺服閥的頻寬   184
6.4.6 力反饋伺服閥的靜態特性   186
6.4.7 力反饋伺服閥的設計計算   187
6.5 直接反饋兩極滑閥式電液伺服閥   190
6.6 電液伺服閥的特性及主要的性能指標   193
6.6.1 靜態特性   193
6.6.2 動態特性   196
6.6.3 輸入特性   197
6.7 思考題   198
6.8 習題   198
第7章電液伺服繫統   199
7.1 電液伺服繫統的類型   199
7.2 電液位置伺服繫統的分析   200
7.3 電液伺服繫統的校正   213
7.3.1 滯後校正   213
7.3.2 速度與加速度反饋校正   215
7.3.3 壓力反饋和動壓反饋校正   217
7.4 電液速度控制繫統   218
7.4.1 閥控馬達速度控制繫統   219
7.4.2 泵控馬達速度控制繫統   221
第8章液壓伺服繫統設計   227
8.1 液壓伺服繫統的設計步驟   227
8.1.1 明確設計要求   227
8.1.2 擬定控制方案，繪出繫統原理圖   228
8.1.3 確定液件參數，選件   228
8.1.4 動態計算   232
8.1.5 檢驗繫統靜、態品質，需要時對繫統進行校正   232
8.2 電液位置伺服繫統設計舉例   232
8.3 電液速度控制繫統設計舉例   245
8.4 思考題   254
8.5 習題   254
第9章液壓能源   255
9.1 對油源品質的要求   255
9.2 液壓能源的基本形式   256
9.3 恆壓能源的動態分析和參數選擇   258
9.3.1 定量泵－溢流閥恆壓能源   258
9.3.2 變量泵－恆壓能源   261
9.4 液壓能源與負載的匹配   263
9.5 油液污染及控制   264
9.5.1 污染的危害   264
9.5.2 油液污染的原因   266
9.5.3 污染控制   266
9.5.4 過濾器   267
9.6 習題   270
第10章液壓繫統的現代控制方法   271
10.1 二次型控制的基本理論   273
10.1.1 控制的基本內容與定義   273
10.1.2 二次型的基本理論   274
10.2 二次型優化理論在液壓伺服繫統中的應用   275
10.3 負載干擾的補償   280
10.4 采用狀態觀測器實現干擾的補償   283
10.5 狀態空間表達式的建立   289
10.5.1 由結構圖模型建立狀態空間表達式   290
10.5.2 由傳遞函數模型建立狀態空間表達式   293
10.6 狀態變換   298
10.6.1 狀態向量的非性及特征不變性   298
10.6.2 常用標準型   300
10.6.3 MATLAB下建立狀態空間模型   304
10.7 繫統能控性和能觀性   304
10.7.1 能控性   306
10.7.2 能觀性   307
10.7.3 單輸入繫統的能控標準型和能觀標準型   309
10.7.4 基於MATLAB的能控性與能觀性分析   312
10.8 李雅普諾夫穩定性與判別方法   316
10.8.1 李雅普諾夫的穩定性判據   316
10.8.2 線性定常繫統的李雅普諾夫穩定性分析   317
10.8.3 基於MATLAB的李雅普諾夫穩定性分析   317
10.9 線性定常繫統的設計與綜合   319
10.9.1 狀態反饋實現極點配置   319
10.9.2 控制繫統的設計   326
10.10 習題   329
第11章非線性控制繫統   333
11.1 非線性繫統概述   333
11.1.1 典型的非線性特性   333
11.1.2 非線性繫統的特點   336
11.2 件的描述函數   337
11.2.1 描述函數的基本概念   337
11.2.2 件描述函數   338
11.3 用描述函數分析非線性控制繫統   341
11.4 相軌跡   342
11.4.1 相軌跡的基本概念   342
11.4.2 相軌跡的繪制   344
11.4.3 奇點的分類與極限環   345
11.4.4 由相軌跡求繫統的瞬態相應   347
11.5 非線性繫統的相平面分析   347
11.5.1 具有分段線性的非線性繫統   348
11.5.2 繼電器型非線性繫統   349
11.6 非線性因素對穩定性的影響   351
11.7 利用Simulink仿真平臺分析非線性液壓控制繫統實例   358
11.8 習題   365
第12章離散控制繫統輔助設計   367
12.1 概述   367
12.1.1 離散控制繫統的基本組成   367
12.1.2 數字控制繫統工作過程   368
12.1.3 離散控制繫統的基本特點   368
12.1.4 離散控制繫統的研究方法   369
12.2 離散信號的數學描述   370
12.2.1 采樣過程及采樣定理   370
12.2.2 保持器的數學描述   372
12.3 Z變換   374
12.3.1 離散信號的Z變換   374
12.3.2 Z變換和Z反變換的MATLAB實現   376
12.4 離散控制繫統的數學模型   378
12.4.1 離散繫統的時域數學模型   378
12.4.2 離散繫統頻域數學模型   381
12.5 離散控制繫統分析   383
12.5.1 離散控制繫統的穩定性   383
12.5.2 采樣周期與開環增益對穩定性的影響   385
12.5.3 離散控制繫統MATLAB時域響應和頻域響應   388
12.6 頻率特性和根軌跡設計   393
12.7 習題   397

前言

前言

《液壓繫統建模與仿真》是一門理論性與實踐性都很強的課程，是高校機械類專業學生必修的重要課程之一。
本書在編寫的過程中緊密結合高等教育的特點和實際情況，力求內容精煉、重點突出、深入淺出、學用結合，突出理論與實踐緊密結合的同時，更注重實用性與針對性。全書共12章，內容包括液壓與氣壓的基礎知識、液壓控制閥、液壓動力機構、機-液伺服繫統、電液伺服閥、電液伺服繫統、液壓伺服繫統設計、液壓能源、液壓繫統的現代控制方法、非線性控制繫統及離散控制繫統輔助設計。
本書既可作為高等院校本科生和研究生的教學參考書，也可供工程技術人員參考，以便對液壓繫統建模與仿真理論及液壓繫統仿真軟件的使用有更加深入的理解。
本書由濰坊科技學院張秀梅老師獨自編寫。由於編者水平有限，書中如有不足之處，敬請使用本書的師生、讀者批評指正。如果讀者在閱讀本書的過程中有其他意見或建議，可發郵件至：booksaga@163.com或3057758567@qq.com。前言

《液壓繫統建模與仿真》是一門理論性與實踐性都很強的課程，是高校機械類專業學生必修的重要課程之一。
本書在編寫的過程中緊密結合高等教育的特點和實際情況，力求內容精煉、重點突出、深入淺出、學用結合，突出理論與實踐緊密結合的同時，更注重實用性與針對性。全書共12章，內容包括液壓與氣壓的基礎知識、液壓控制閥、液壓動力機構、機-液伺服繫統、電液伺服閥、電液伺服繫統、液壓伺服繫統設計、液壓能源、液壓繫統的現代控制方法、非線性控制繫統及離散控制繫統輔助設計。
本書既可作為高等院校本科生和研究生的教學參考書，也可供工程技術人員參考，以便對液壓繫統建模與仿真理論及液壓繫統仿真軟件的使用有更加深入的理解。
本書由濰坊科技學院張秀梅老師獨自編寫。由於編者水平有限，書中如有不足之處，敬請使用本書的師生、讀者批評指正。如果讀者在閱讀本書的過程中有其他意見或建議，可發郵件至：booksaga@163.com或3057758567@qq.com。

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2018年9月

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