基于键合图理论的斜盘多柱塞泵建模与仿真

为了研究9个柱塞组合而成的斜盘式轴向柱塞泵的性能特征,应用键合图理论,通过AMESim仿真平台建立模型,研究斜盘倾角和配流盘窗口前端的减振槽对柱塞泵流量脉动的影响,分析扩展模型中斜盘所受的力矩。结果表明:柱塞泵斜盘倾角越大,输出的流量越多,流量脉动幅度越大;配流盘窗口的减振槽形状和大小越合理,流量脉动越小;用AMESim仿真平台中的接收和发射元件可以扩展模型,获得斜盘所受的力矩曲线。

基于键合图的环切机构动力学建模及其非线性振动研究

管道切口端面的质量是保障管路系统安全运行的重要因素之一,但在管道切削过程中存在非线性因素,可能会导致切管机发生混沌、拟周期等有害振动,从而影响切削精度和加工质量。因此,揭示切管机动力学失稳的机制以避免有害振动是改善运转性能、提高切削精度的关键。以一种刀旋式切管机的环切机构为对象,基于键合图理论建立了机构的动力学模型,通过计算灵敏度确定了关键动力学参数,并综合应用分岔图、Lyapunov指数图、相图、时间响应图等,揭示了关键参数的分岔机制。结果表明,随着激励幅值、激励频率和基座弹性系数等参数的变化,系统会存在倍周期分岔、Hopf分岔、混沌和吸引子共存等复杂动力学行为,从而产生严重降低切削质量的振动和运动突变。研究结果可为该机构后续动态性能优化和有害振动抑制提供参考。

基于符号键合图的电静压伺服机构多故障诊断研究

针对电静压伺服机构(EHA)服役时存在多种故障且难以诊断的问题,提出了一种考虑参数贡献度的符号键合图(SBG)故障诊断方法。首先,根据EHA工作原理与键合图理论构建了键合图模型,设定了系统参数数值及分布标准差,再利用键合图模型推导了其解析冗余式(ARR),并构建了故障特征矩阵,将键合图模型转换为符号键合图模型,根据符号键合图元件之间的因果关系和一致性路径,推理出了EHA可能故障集;然后,定义并计算了EHA系统参数贡献度,筛选出了高贡献度系统参数,对可能故障集中难以引起解析冗余式残差数据变化的低贡献度系统参数进行了剔除,缩小了可能的故障参数范围;最后,利用键合图仿真软件20-sim,通过改变EHA中Q轴电阻与电机磁通链的数值,进行了多故障仿真实验,对所提多故障诊断方法进行了验证。研究结果表明:当EHA发生多故障时,将剔除低贡献度系统参数的可能故障集同传感器数据、解析冗余式残差数据进行结合,能准确诊断出预置的两个高贡献度故障参数,相比于常规SBG故障诊断的可能故障集,能更准确地锁定EHA系统故障参数。

基于功率键合图理论的陶瓷磨抛力控执行器的建模与仿真研究

为提高磨抛机器人末端恒力执行器在不同工况下的位置跟踪和接触力跟踪性能,并减小力位切换控制时的执行器位移误差和接触力误差,文中运用功率键合图法对机器人末端执行器进行建模,并提出一种滑膜模糊阻抗力位切换控制策略,在AMESim软件中对恒力执行器进行动态仿真并搭建实验验证平台进行验证,实验结果表明:该控制策略可以使机器人末端力控执行器具有更好的力位跟踪性能,同时可以减小力位切换控制时的力位跟踪误差。

基于功率键合图理论的仿生馈能减震座椅设计

为有效衰减工程机械车辆的低频振动,设计了一种应用于重型车辆的馈能减震座椅.首先,模仿袋鼠下肢骨骼的多连杆串联结构设计“X”型减震结构;其次,利用功率键合图建立减震座椅模型,通过MATLAB/Simulink模块进行数值仿真;最后,采用SolidWorks建立三维模型,导入ADAMS进行运动仿真,并与数值仿真结果进行对比分析.仿真结果表明:振动频率越大,能量回收系统的输出功率越高;当振动频率为2 Hz时,峰值输出功率为0.75 W,能够为车辆内各传感器供电,进而实现减震和馈能.该设计为减震座椅的馈能特性研究提供了新思路.

基于Matlab/Simulink的键合图仿真

提出基于Matlab的Simulink仿真工具箱的键合图仿真方法,此法可以省去状态方程的推导,还可以利用Matlab的强大仿真及二次开发功能.介绍了将键合图模型转化为方块图的步骤和方法,以及如何选择和自定义Simulink模块,实现与方块图的一一对应.最后结合实例做了说明,验证了该方法的可行性.

基于伪键合图的内燃机建模与仿真

内燃机是一个热力系统和机械系统耦合的动力装置,由于热力学系统的复杂性,真键合图的内燃机建模受到了一定限制。为此,提出了基于伪键合图的内燃机建模方法,建立了内燃机全工作过程的键合图模型,导出了此模型的状态方程。并结合某混合动力汽车的内燃机结构参数,对该模型进行了动力学仿真,得到了理想的仿真结果。

键合图在内燃机工作过程数学模拟中的应用

简述了功率键合图和伪键合图的理论和方法,建立了内燃机工作过程的键合图模型,导出了内燃机系统的状态方程;并进行了系统的动力学仿真,获得了系统内部各部分状态变量的变化规律及关系,较全面地揭示了系统的热力学性能和动态特性。研究结果为内燃机性能预测提供了可靠依据。

键合图方法在气动系统中的应用

采用双通道伪键合图法，在假设工作介质满足理想气体状态方程的情况下，寻找气动系统Ｃ场、Ｒ场及气动Ｉ元件的描述方法，针对气罐充气过程和气缸出口节流调速回路进行仿真和实验。

基于伪键合图法的电磁泵建模与仿真

采用由荷兰Twente大学研发的机电一体化建模软件20-sim,用键合图法模拟并实现了电磁泵中磁场域、电场域和液压域的相互作用过程,仿真分析了电磁泵的进出水状况。根据电磁泵在工作过程中泵室的发热情况,利用伪键合图法对电磁泵中的热力系统进行了分析和仿真,结果显示了电磁泵系统的热力学性能和动态特征。在分析电磁泵进出水时纹波产生原因的基础上,通过调节参数消除了纹波的影响。总体仿真结果反映了在设计阶段的20-sim建模环境中利用伪键合图法建模的直观效果。

基于键合图的船舶管路系统建模研究

面向船舶智能化背景下船舶管路系统建模的精细化要求,提出了一种基于键合图的船舶管路系统建模方法。根据船舶管路系统的类型划分以及运行特点,分析了影响管路系统建模准确性的因素,并按照不同的运行状况及建模需求对管路系统的键合图模型层次进行了划分,确定以船舶海水管路系统为实例,建立了海水管路系统的试验台。在仿真环境中验证了海水管路试验台键合图模型的准确性和有效性,为船舶管路系统的建模仿真提供了一种新思路。

多缸发动机的键合图模型

基于四冲程发动机的工作原理 ,用键合图对一四缸汽油机进行了建模。整个模型分为热力学部分和机械部分 ,机械部分的建模采用真键合图 (即功率键合图 ) ,热力学部分采用伪键合图。伪键合图的几种C元件和R元件根据其实际的物理特性并按照真键合图的习惯进行了定义 ,然后推导出整个系统键合图的 13个状态方程式 。

3-RRC型并联机器人动力学分析向量键合图法

为提高空间并联机器人系统动力学分析的效率及可靠性,提出了相应的向量键合图法。根据3-RRC型并联机器人构件间的邻接关系,将空间运动刚体、空间旋转角及圆柱铰的向量键合图模型组合起来,建立了3RRC型并联机器人向量键合图模型。针对微分因果关系及非线性结型结构给空间并联机器人机构自动建模与动力学分析所带来的代数困难,提出了有效的增广方法。应用相应的算法,实现了3-RRC型并联机器人系统计算机自动建模与动力学分析。通过实际算例说明了所述方法的可靠性及有效性。

考虑机构铰链非线性因素的混合键合图建模及其仿真

针对机构运动副中干摩擦和间隙同时存在,建模、计算比较复杂,利用开关键合图建立了铰链非线性模型,并将其以模块化的形式嵌入到机构矢量键合图建模当中,给出了考虑非线性因素的机构混合键合图模型;并以夹持机构为例进行分析,通过仿真得出非线性因素对夹持机构动力学性能的影响,结果表明此方法能准确、简洁地描述考虑铰链非线性因素的机构动力学特性。

基于键合图的电力电子电路建模与仿真

随着DC-DC变换器的实际应用领域的不断扩大,人们对变换器系统的稳定性提出了更高的要求,因此,精确而有效的建模和仿真对于变换器的发展有着重大的意义。本文以电力电子Buck电路为例,提出混合键合图模型和键合图平均模型两种模型,这两种模型都是在键合图建模理论的基础上,根据电路中开关控制方式的不同而得到的。首先经过分析得到Buck电路的两种键合图模型,并在GME(Generic Modeling Environment)软件中搭建模型,然后通过该软件将它转换为Matlab框图模型并仿真,最后将仿真结果与实际电路模型的输出波形进行对比分析,验证了两种模型的可行性和正确性。

基于遗传编程(GP)与键合图的机电系统自动设计

提出一种基于遗传编程与功率键合图的机电一体化等多领域系统的自动设计方法。本方法的优点在于其开放式的结构搜索,以及同时进行的参数优化搜索。这种基于进化计算和系统仿真的自动设计方法给传统的机电系统的创新设计提供了新的思路,同时对改进各种现有设计方案也具有广泛的应用潜力。

基于键合图理论的故障诊断方法及在锅炉给水泵上的应用

利用键合图模型知识表达方式,可创建系统设备之间的复杂因果推理关系,从而生成故障树,进行系统的故障诊断。文中以锅炉给水泵为对象,提出一种基于键合图理论的定性故障诊断方法。在介绍故障树和键合图基本理论后,提出利用键合图生成故障树的概念,然后通过给水泵系统的键合图模型,给出了基于倒置因果分析方法的给水泵故障树,并为因果树中元素分配了定性值,利用故障树边界层元素的定性值分析法,定位出引起给水泵初始故障集的故障源。此方法具有定性故障诊断的优点,通过给水泵动态特性的仿真结果验证了该方法的正确性。

考虑间隙与摩擦时的齿轮传动动力学键合图建模研究

针对键合图难于表达的考虑间隙与摩擦时的齿轮传动系统非线性动力学问题,根据齿面摩擦、时变刚度以及齿侧间隙等非线性因素的特点,用调制阻性元件表示齿面摩擦,并用两个调制转换器分别表示主、从动轮的摩擦力臂,考虑齿侧间隙为具有分段特性的非线性函数,将轮齿沿啮合线方向的变形分为三个状态,以齿侧间隙为信号,引入功率结型结构描述考虑齿侧间隙时的时变刚度,用流源Sf表示齿轮传递误差的导数,运用键合图建模理论建立含间隙和摩擦的齿轮键合图模型,以一对齿轮传动参数为例,运用键合图专用仿真软件20-sim对含间隙与摩擦的齿轮传动动力学键合图模型进行仿真求解,同时用Matlab软件对采用牛顿法建立的齿轮传动动力学方程进行对比仿真,结果表明该方法正确可行。

金属带式无级变速传动键合图建模及仿真

无级变速传动是汽车理想的传动方式 ,金属带式无级变速器是目前最成熟的无级变速器。作者在详细分析金属带式无级变速汽车传动系工作机理和变速特性的基础上 ,运用键合图理论 ,建立了该传动系统的键合图分析模型 ,推导出无级变速传动的状态方程。基于这一动态模型 ,仿真分析了汽车在加速及阻力突变时的动态响应过程。结果表明 :键合图模型能够很好地反映无级变速传动的动态特性。

基于键合图理论的单环路行星传动系统建模与仿真

基于键合图理论,在考虑内外齿轮时变啮合刚度、阻尼和齿面摩擦力的基础上,使用LuGre摩擦模型,建立了NGW型行星齿轮的键合图模型,并在此模型的基础上构建了PX型和XP型单环路行星传动系统的键合图分析模型。使用20sim软件分别对XP型和PX型两种单环路行星传动系统进行了速度和效率的计算和仿真,其仿真结果表明键合图建模理论与方法可以用于解决单环路行星传动系统非线性动力学问题的分析和求解。