D0I:10.13374/j.1ssn1001-053x.1997.04.038 第19卷第4期 北京科技大学学报 Vol.19 No.4 1997年8月 Journal of University of Science and Technology Beijing Aug.1997 功率键合图法分析机械手回转臂 液压系统的动特性 永青 北京科技大学机械工程学院，北京100083 摘要用功率键合图法建立了液压调速系统的健合图模型和状态方程，用该方法所求得的系统 动态仿真结果，与微机辅助测试得到实际系统过渡过程响应曲线进行比较，两者基本相同， 关键词液压系统，数学模型，动特性 中图分类号TH137.1,TP391.9 液压系统较为复杂，并且存在固有非线性，用传统的建模方法来分析液压系统的动特性 是很困难的，近年来发展起来的功率键合图法，是建立液压系统数学模型和动态仿真的简便 而有效的方法，本文采用功率键合图法建立了机械手回转臂液压调速系统的键合图模型、 状态方程，以便获得该系统动态特性的仿真结果， 1功率键合图模型及仿真计算 功率键合图是系统功率流程的一种图示表达方法，液压系统也是一个功率转换和功率传 递系统，系统的动态响应可以用发生在其内部的动态功率流来表示，功率键合图就是依据这 个原理，将支配控制系统动态性能及动态响应的主要影响因素归结为阻性元件，惯性元件 ,容性元件C这3种基本类型，功率流用功率键 “→“表示；系统中各元件间传递功率的通口用共势结 “O”和共流结“/”表示；能量转换装置用功率转换元 件TF表示：系统的能源分为势源S、流源S· 机械手回转臂液压系统如图1所示. 平。 函四P 这是一个典型的节流调速系统，忽略液压泵的流 量脉动，认为液压泵和溢流阀一起给系统提供压力恒 定的压力油，因此，建立模型时，将液压泵和溢流阀合 并用一个势源来模拟.假设：液压缸活塞与负载是刚性 连接，节流阀出口压力为零，忽略负载上的机械磨擦 图1机械手液压系统图 力；用惯性元「和容性元C表示液压缸和管路中油液的 ①液压泵，②溢流阀，③三位四通换向阀 ④节流阀，⑤二位二通换向阀，⑥油缸 1996-08-12收稿 第一作者女35岁讲师硕士第 卷 第 期 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 功率键合 图法分析机械手 回转臂 液压系 统 的动特性 永 青 北 京科 技 大学 机械 工 程 学 院 ， 北 京 摘 要 用 功 率键合 图法 建 立 了液压 调 速 系 统 的键合 图模 型 和 状 态方 程 用 该方法 所求得 的系 统 动态仿真结果 ， 与微机辅助 测 试得 到 实际系 统过 渡过程 响应 曲线进行 比较 ， 两者基本相 同 关键词 液压 系 统 ， 数学模型 ， 动特性 中图分类号 ， 液 压 系 统 较 为复 杂 ， 并 且 存 在 固有 非 线性 ， 用传 统 的建模方 法来分析液 压 系 统的动特性 是 很 困难 的 近 年来 发 展 起来 的功 率键合 图法 ， 是 建 立 液 压 系 统数学模 型 和 动态仿真 的简便 而 有 效 的方 法 川 本 文 采 用 功 率 键合 图法 建 立 了机 械手 回转臂 液 压 调 速 系 统 的键合 图模 型 、 状态方 程 ， 以便 获得 该 系 统动态特性 的仿真 结果 功率键合 图模型及仿真计算 功 率 键合 图是 系 统功率流程 的一种 图示 表达方 法 液压 系 统也是 一个功率转换和功率传 递 系 统 ， 系 统 的动 态 响应 可 以 用 发生 在 其 内部 的动态 功 率 流来 表示 功率键合 图就是 依据 这 个 原 理 ， 将 支 配 控 制 系 统 动 态 性 能 及 动 态 响应 的主要 影 响 因 素归结 为 阻性 元 件 ， 惯性 元件 ， 容 性 元 件 这 种 基 本 类 型 ， 功 率 流 用 功 率 键 “ 一 ” 表示 系 统 中各 元 件 间传 递 功 率 的通 口 用 共 势结 “ 口 ” 和 共 流 结 “ ” 表 示 能量 转换 装 置 用 功 率转换 元 件 表示 系统 的能 源 分 为势 源 、 流 源 各 · 机械 手 回转 臂液 压 系 统如 图 所示 这 是 一 个 典 型 的 节 流 调 速 系 统 忽 略 液 压 泵 的 流 量 脉 动 ， 认 为 液 压 泵 和 溢 流 阀 一 起 给 系 统提 供 压 力 恒 定 的 压 力 油 ， 因 此 ， 建 立 模 型 时 ， 将 液 压 泵 和 溢 流 阀合 并 用 一个 势 源来模 拟 假 设 液 压 缸 活 塞 与 负 载是 刚性 连 接 ， 节 流 阀 出 口 压 力 为 零 ， 忽 略 负 载 上 的 机 械 磨 擦 力 用 惯性 元 和容性 元 表示 液压缸 和 管路 中油 液 的 厂 、 汉 洲 【二二 图 机械手液压 系统图 ①液压泵 ， ②溢流阀 ， ③三位四通换向阀 ④节流阀 ， ⑤二位二通换 向阀 ， ⑥ 油缸 一 一 收稿 第一作 者 女 岁 讲师 硕 上 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．1997．04．038