[發明專利]一種基于電動靜液作動系統的多學科建模方法

無效

• 申請號: 201110381971.1
• 申請日: 2011-11-25
• 公開（公告）號: CN102436187A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發明（設計）人: 王少萍;李凱
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G05B17/02
• 分類號: G05B17/02
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 周長琪

1.一種基于電動靜液作動系統的多學科建模方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、分析電動靜液作動系統的結構組成及信號流，將電動靜液作動系統各組成部分按照學科特性劃分為四類：電氣子系統、液壓子系統、機械子系統和控制子系統；

其中，電氣子系統包括直流無刷電機驅動器、直流無刷電機；液壓子系統包括高速雙向定量泵、單向閥、旁通閥、安全閥、液壓管路、蓄能器以及雙作用對稱液壓缸；控制子系統包括直流無刷電機控制器及其使用的控制算法；機械子系統包括雙作用對稱液壓缸受到的外力；

步驟二、將步驟一中劃分的四類子系統根據相互之間耦合關系的強弱程度歸為兩大類：第一類為電氣控制類，包括電氣子系統和控制子系統；第二類為液壓機械類，包括液壓子系統和機械子系統；

步驟三、在建模軟件MATLAB軟件中建立電氣控制類模型，針對電氣子系統中的直流無刷電機驅動器和直流無刷電機在MATLAB中建立精確模型；

步驟四、在建模軟件AMESim軟件中建立液壓機械類模型；

步驟五、創建兩大類模型之間的接口模塊，完成電動靜液作動系統模型的搭建；

首先在AMESim中建立用于兩大類模型聯合和協同的接口模塊，然后建立該接口模塊同AMESim中建立的液壓子系統模型的連接，經過AMESim軟件編譯，在MATLAB軟件的Simulink工具中以S函數的形式調用該接口模塊，建立該S函數同MATLAB中建立的子系統模型的連接。

2.根據權利要求1所述的一種基于電動靜液作動系統的多學科建模方法，其特征在于，對步驟二中所述的四類子系統進行劃分的依據為：(一)電氣控制類，依據電動靜液作動系統的控制本質上是調節電氣子系統中直流無刷電機的轉速來實現的來劃分；(二)液壓機械類，劃分依據：電動靜液作動系統的輸出形式為雙作動對稱液壓缸的位移和力，而工作環境中的外力也是通過雙作動對稱液壓缸作用到整個電動靜液作動系統中。

3.根據權利要求1所述的一種基于電動靜液作動系統的多學科建模方法，其特征在于，步驟三所述的直流無刷電機驅動器和直流無刷電機在MATLAB中建立精確模型的方法為：

(1)首先，在MATLAB軟件中使用Simulink工具建立直流無刷電機的電子換相過程模型，所述的直流無刷電機的電子換相過程模型，包括直流無刷電機正轉電子換相過程模型和反轉電子換相過程模型，電子換相過程模型的建立方法為：第一步、建立霍爾傳感器信號同定子繞組中電流的對應關系模型；第二步、建立定子繞組電流同直流無刷電機驅動器的功率器件導通信號之間的對應關系模型；第三步，連接第一步和第二步的兩部分模型；

使用MATLAB中Simulink工具中的用戶自定義模塊對所搭建的直流無刷電機電子換相過程模型進行封裝，電機旋轉方向信號輸入模塊輸入電機旋轉方向的信號給開關模塊，并通過開關模塊判斷直流無刷電機轉子的旋轉方向，根據判斷的結果選擇使用正轉電子換相過程模型還是反轉電子換相過程模型；

(2)然后，使用MATLAB軟件的Simulink工具模擬電氣系統庫中的元件來搭建不包含直流無刷電機電子換相過程模型的直流無刷電機及其驅動部分模型，具體是：直流無刷電機驅動器使用功率橋模塊搭建，該功率橋模塊的輸入為直流無刷電機電子換相過程模型輸出的直流無刷電機驅動器功率器件導通信號與經過電壓源模塊轉化的直流無刷電機轉速指令輸入信號；直流無刷電機模型使用永磁同步電機模塊搭建，永磁同步電機模塊的輸入為功率橋模塊輸出的三相電流信號以及一個使能信號，使能信號通過階躍信號模塊實現，永磁同步電機模塊的輸出為霍爾傳感器信號以及直流無刷電機的轉速信號，其中轉速信號需要經過增益模塊將弧度變為轉速；

(3)最后，對不包含直流無刷電機電子換相過程模型的直流無刷電機及其驅動部分模型進行封裝與封裝后的直流無刷電機電子換相過程模型一起完成電動靜液作動系統的電氣控制類模型的搭建。