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专利号: 2018107687022
申请人: 燕山大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 流体压力执行机构;一般液压技术和气动技术
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种开式泵控非对称缸系统位置灵敏度分析方法,其特征在于:包括以下步骤:步骤

1:将开式泵控非对称缸系统分成多个独立模块,包括液压动力模块、液压控制模块和执行模块,液压动力模块的作用,提供系统动力,即液压能;

液压控制模块的作用,对系统中工作介质的压力、流量和流动方向进行控制;

执行模块,即被控对象,它的作用根据控制模块的要求进行相应的直线往复运动;步骤

2:假设管道和阀腔内的压力损失为零,且液体是不可压缩的,在此基础上通过对各模块的结构原理进行分析,可得出各个模块的数学模型,选取不同的原件,各模块的数学模型是是不同的;步骤3:对系统进行分析,通过流量连续性方程和受力平衡方程联立各模块的数学模型,可得出泵控系统的数学模型;步骤4:对系统进行灵敏度分析,通过两项灵敏度衡量指标,判断各参数变化对位移输出动态过程影响程度。

2.根据权利要求1所述的一种开式泵控非对称缸系统位置灵敏度分析方法,其特征在于:步骤3中,一般系统的状态方程可以表示为(下面的公式为通式,无条件成立)其中,x为维状态矢量,u为与α无关的r维输入,α为P维参数,t为时间;

开式泵控非对称缸系统最高阶次为8阶,这里选取8个状态变量、1个输入和21个参数项,则式(2)的各矢量可表示为

x=(x1,x2,x3,x4,x5,x6,x7,x8)Tu=(u1)T

α=(α1,α2,α3,α4,α5,α6,α7,α8,α9,α10,α11,α12,α13,α14,α15,α16,α17,α18,α19,α20,α21)T (3);

其中,状态矢量x中的状态变量为

x1=Qs1,x2=Qs2,x3=Xs1,x4=Xs2,x5=P1,x6=P2,x7=y,x8=y&输入矢量u中的输入为

u1=Yin

参数α矢量中的参数为

α1=Ks1,α2=Ks2,α3=Ts1,α4=Ts2,α5=As1,α6=As2,α7=Kp,α8=Kqp1,α9=Kqp2,α10=l0,α11=Ctp1,α12=Ctp2,α13=A1,α14=A2,α15=Cec1,α15=Cec2,α16=Cec2,α17=Be,α18=mt,α19=Bp,α20=FL,α21=K

式中,FL为外负载力,KP为系统比例增益,mt为负载等效质量,βe为体积弹性模量,A1为主缸的有效面积,A2为回程缸的有效面积,K为负载弹簧刚度,l0为活动横梁初始位置,Bp为粘性阻尼系数,Cec1为主缸外泄漏系数,Cec2为回程缸外泄漏系数,Ctp1为伺服变量泵2外泄漏系数,Ctp2为伺服变量泵1外泄漏系数,Ks1为伺服变量泵2先导级伺服阀增益,Ks2为伺服变量泵

1先导级伺服阀增益,Ts1为伺服变量泵2先导级伺服阀时间常数,Ts2为伺服变量泵1先导级伺服阀时间常数,As1为伺服变量泵2先导级伺服阀油缸面积,As2为伺服变量泵1先导级伺服阀油缸面积,Ka1为伺服变量泵2先导级伺服阀放大增益,Ka2为伺服变量泵1先导级伺服阀放大增益,即式(2)可整理为

3.根据权利要求1所述的一种开式泵控非对称缸系统位置灵敏度分析方法,其特征在于:步骤4中,选取进行灵敏度分析的系统参数包括:根据所述系统状态方程中获取的如各元件的结构参数;泄露系数、液有效体积弹性模量等物理参数,作为灵敏度分析参数矢量,式(1)的解可表示为:

式中,n代表第n个状态矢量, 为函数符号,α为p维参数,t为时间状态矢量x对参数α的灵敏度函数定义为:

式中,i代表第i个参数,n代表第n个状态矢量;

在u与α相互独立的情况下,式(3)在等式两边同时对参数矢量α求偏导数得:其中, 为灵敏度方程系数项, 为灵敏度方程自由项,根据灵敏度函数表达式,通过Matlab计算可得到各参数对应的灵敏度函数时程曲线并作为判断各参数对系统稳态特性影响程度的依据。

4.根据权利要求1或3所述的一种开式泵控非对称缸系统位置灵敏度分析方法,其特征在于:步骤4中,选取的两项灵敏度衡量指标分别为:峰值灵敏度、均值灵敏度,计算公式如下所示:

峰值灵敏度计算公式:

式中,△x代表状态矢量变化Λin代表灵敏度函数△ai代表第i个矢量变化,xsj代表液压缸相对于其位移阶跃量的稳态值;

均值灵敏度计算公式:

根据上述两项灵敏度衡量指标,得出的柱形图,可作为定量分析各参数对系统输出动态特性影响程度的依据。