基于AMESim的A4VG变量泵动态特性分析

基于AMESim的A4VG变量泵动态特性分析

2011-11-15 15:54:54 作者：孙东坡王建明张戈魏海洲来源：

本文介绍了对在大吨位履带起重机液压系统中广泛应用的A4VG主泵工作原理及内部结构进行深入分析，建立A4VG主泵详细的AMESim仿真模型，分析动态变化过程中伺服阀芯及排量调节缸的动作过程，实验结果验证了仿真模型的正确性。

0 引言

采用先进的数字化样机技术进行产品开发，可以提高产品开发效率、节约成本。重要部件的仿真模型是整机数字化样机的重要组成部分，它的准确与否直接影响整机数字化样机的质量。

A4VG系列泵是德国力士乐公司生产的变量泵，在大吨位履带起重机中得到广泛的应用。本文通过对A4VG250EP4变量泵调节机构的深入分析，结合泵调节机构内部结构建立其AMESim仿真模型，对其动态性能进行仿真分析及实验研究，保证主泵模型的准确。

1 A4VG变量泵原理及结构

1.1 A4VG泵工作原理

A4VG250EP4变量泵液压原理如图1所示。其由伺服阀、变量调节缸、柱塞、斜盘、单向溢流阀及压力切断阀等组成。其中由伺服阀和变量调节缸等组成的变量调节机构决定了主泵的动态响应。

图1 A4VG250EP4变量泵液压原理图

由图1可知，a、b两端比例电磁铁电流的大小决定了伺服阀打开的方向及开口度，通过控制伺服阀开口可以改变变量活塞的位移，进而改变泵斜盘的倾角，达到变量的目的。该系统是力反馈式闭环控制回路，具有结构紧凑，响应快速等优点，且便于远程控制。

1.2 A4VG泵内部结构及工作过程

伺服变量机构内部结构图如图2所示，该变量机构主要由两端比例电磁铁、伺服阀芯、杠杆、拨叉及排量调节弹簧缸等组成。

图2 伺服变量机构内部结构及工作过程图

其工作过程如图2所示。当右边电磁铁得电时电磁力推动伺服阀芯向左运动打开伺服阀阀口，同时推动拨叉向左张开，此时拨叉上弹簧力与电磁力平衡(如图2(a)示);伺服阀芯的运动使得排量调节弹簧缸右腔与伺服压力相连，在伺服压力的作用下排量调节缸活塞杆向左伸出实现变量，同时在杠杆的作用下推动拨叉进一步向右张开，此时拨叉上弹簧力大于电磁力(如图2(b)示);在弹簧力的作用下拨叉左半边向中闭合，同时推动伺服阀芯复位(如图2(c)示)，此时拨叉上的弹簧力与电磁推力平衡，排量调节缸的液压力与弹簧力平衡，排量调节缸的活塞杆稳定在特定伸出位置(即泵稳定工作在某一排量下)直到电流产生变化;当右

边电磁铁失电时，在弹簧力的作用下拨叉的左半边推动伺服阀芯向右运动，弹簧恢复至初始长度，使得排量调节缸右腔与T口相连(如图2(d)示);在排量调节缸弹簧力的推动下活塞杆回到初始位置(即泵的排量为0)，同时在杠杆的作用下推动拨叉张开(如图2(e)示)，此时拨叉上弹簧力大于电磁阀推力;拨叉在弹簧力的作用下复位，同时推动伺服阀芯复位(如图2 (f)示)。

由力士乐零部件图册可以得出调节机构内部结构及尺寸。伺服阀结构及尺寸、拨叉各力作用点距离、杠杆各力作用点距离等信息可以由图3得到;排量调节弹簧缸结构及尺寸如图4所示。

图3 伺服阀、拨叉及杠杆结构尺寸

图4 排量调节弹簧缸结构及尺寸

2 A4VG变量泵数字样机模型

根据前文对伺服变量机构工作过程及其结构尺寸的分析，下面在液压仿真软件AMESi m中搭建调节机构的仿真模型。

拨叉机构可以用两个杠杆机构模拟，但是在拨叉的任一侧杆上都有三个不同的力作用点(弹簧力作用点、杠杆力作用点和伺服阀力作用点)，且拨叉工作时杠杆力和伺服力分别作用于拨叉两侧。为了利用AMESim机械库已有模型简化系统建模，杠杆与拨叉机构需做等效处理，把杠杆与拨叉左右两边的接触点等效到拨叉与伺服阀芯接触点处(等效前后结构如图5示)。这样拨叉的两侧就可以用有两个力作用点的杠杆模拟。

图5 杠杆力作用点等效处理前后对比

基于以上分析，利用AMESim HCD库、信号库及机械库元件搭建调节机构系统仿真模型如图6示。端口1为排量调节缸伸出位移量，用于调节柱塞泵斜盘倾角，端口2为伺服压力输入口，端口3、4为比例电磁铁电流输入口。模型中伺服阀、变量缸、杠杆及拨叉等部分结构尺寸均由力士乐零部件图给出。

图6 伺服变量机构仿真模型

将伺服变量机构仿真模型作为子模型，搭建A4VG变量泵详细液压仿真模型如图7示。

图7 A4VG变量泵详细液压仿真模型

3 仿真分析与实验验证

按照图2动作过程，0s时在b端加600MA阶跃电流待调节机构稳定后b端电流变为0，图8、图9分别为伺服阀芯及排量调节油缸位移量变化曲线。

图8 伺服阀芯位移变化过程

图9 排量调节油缸位移变化过程

由图8可知，在b端电流激励下阀芯先向左运动，并在杠杆拨叉机构的反馈调节作用下回到初始位置，电流消失时，在拨叉弹簧力作用下向先右运动，杠杆拨叉机构的反馈调节作用下回到初始位置。由图9可知，阀芯向左运动时调节油缸伸出，阀芯复位时保持其伸出状态，直到b端电磁铁失电，油缸右腔与T口相连时调节缸活塞在弹簧力作用下复位。伺服阀芯与排量调节油缸位移变化的仿真结果与前文分析一致。

为验证A4VG250EP4主泵仿真模型的正确性，在液压综合实验台上进行泵的动静态性能测试(如图10所示)，其中泵的效率等测试量作为仿真模型的输入参数，其流量等动态性能作为模型校验数据。图11为500MA电流下泵流量动态响应的实验曲线及仿真曲线对比。

仿真及实验曲线的对比表明仿真模型是正确的。主泵系统响应有一定的延时，但稳定，无震荡。

图10 A4VG250EP4泵测试综合实验台

图11 500MA电流下泵流量动态响应的实验曲线及仿真曲线对比

4 结论

本文深入的分析了A4VG泵的内部结构及排量调节过程，建立了泵详细的仿真模型，对其排量调节过程进行仿真分析，对泵的动静态特性进行实验研究，仿真研究结果与实验情况基本一致,说明主泵的仿真模型是正确的。

液压泵的性能检测

液压泵的性能检测 实验内容： 测试一种液压泵（齿轮泵或叶片泵）的下列特性： 1、 液压泵的压力脉动值； 2、 液压泵的流量－压力特性； 3、 液压泵的容积效率－压力特性； 4、 液压泵的总效率－压力特性。 液压泵的主要性能包括：额定压力、额定流量、容积效率、总效率、压力脉动值、噪声、寿命、温升和振动等项。其中以前几项为最重要，泵的测试主要是检查这几项。 实验方法： 液压泵由原动机械输入机械能（M ，n ）而将液压能（P ，Q ）输出，送给液压系统的执行机构。由于泵内有摩擦损失（其值用机械效率η机表示），容积损失（泄漏）（其值用容积效率η容表示）和液压损失（其值用液压损失η液表示，此项损失较小，通常忽略），所以泵的输出功率必定小于输入功率，总效率为： 容机入出总ηηη?≈=N N 要直接测定η机比较困难，一般测出η容和η总，然后算出η机。 图1－1为QCS003B 型液压实验台测试液压泵的液压系统原理图。图中8为被试泵，它的进油口装有线隙式滤油器22，出油口并联有溢流阀9和压力表P 6。被试泵输出的油液经节流阀10和椭圆齿轮流量计20流回油箱。用节流阀10对被试泵加载。 图1－1 液压泵的特性实验液压系统原理图 5、 液压泵的压力脉动值： 把被试泵的压力调到额定压力，观察记录其脉动值，看是否超过规定值。测时压力表P 6不能加接阻尼器。 6、 液压泵的流量－压力特性（Q －P ）： 通过测定被试泵在不同工作压力下的实际流量，得出它的流量－压力特性曲线Q ＝f(P)。调节节流阀10即得到被试泵的不同压力，可通过P 6观测。不同压力下的流量用椭圆齿轮流量计和秒表确定。压力调节范围从零开始（此时对应的流量为空载流量）到被试泵额定压力的1.1倍为宜。 7、 液压泵的容积效率－压力特性（ηPV －P ）： 理论流量实际流量容积效率＝， 在实际生产中，泵的理论流量一般不用液压泵设计时的几何参数和运动参数计算，通常以空载流量代替理论流量。本实验中应在节流阀10的通流截面积为最大的情况下测出泵的空载流量。

某边坡动态变形特征分析

某边坡动态变形特征分析 摘要：以某边坡为工程背景，研究了该边坡近期的变形特征，将变形体的变形形式分为2种情形，排水固结沉陷型、滑移型，其中，排水固结沉陷型变形形式主要以不均匀变形为主；滑移型包括了沿老滑面滑移型和土体剪损滑移型。 关键词：边坡变形特征动态滑动面稳定性 1、引言 边坡变形特征分析是边坡工程的重要研究内容，以某边坡为工程背景，除边坡区外新城建设已具规模，边坡区的前沿望江大道和民德路一带城镇建设基本完成，按规划要求，边坡区内近期将安置十个单位及近万移民。然而近几年的道路建设已使该区多处出现了一定规模的变形，严重影响县城区移民迁建工作。其中最大一处民德小学变形体影响面积超过3万m2，使已建成道路破坏；近期东部因部分移民房屋基础开挖以引起部分坡体变形，在短短两个月的时间内，水平位移达l-6cm，变形体的影响宽度达60-70m，且处在进一步发展之中。因此，研究该边坡近期的变形特征，对于边坡区的防治与治理工作具有重要意义。 2、边坡近期变形分析 近期变形发生在1998年新城建设之后，到目前为止，先后形成了陈家院子、石院子、石院子后、民德小学、民德小学东等5处较大规模变形体，涉及总面积达10万多m2。体积50多万m3。 2，1排水固结沉陷型 排水固结沉陷型。此类变形以民德小学、陈家院子和石院子变形体为代表，其中民德小学变形体最典型。该变形体位于崩滑堆积平台中区前缘，其变形形式主要以不均匀变形为主，后期见前缘部分土坡体有明显的滑移变形，尤其公路路面明显外鼓变形。该变形体在民德小学一带差异变形较大，最大量可达50－70cm，导致这座近千学生的小学宿舍与教学楼严重开裂变形，从而不得不整体搬迁。后来随着东部挡墙基础的回填，地下水逐步回升，以及前沿坡角的减缓和保护等措施，才使得该变形体的变形有所减缓，目前已处于基本稳定状态。造成这种大范围变形的内在因素是由于民德小学一带表部粘土层分布较厚，由于地下水位高，自然条件下，大都处于饱和状态(如图1示)，当下部碎块石层中的地下水快速疏干，上部弱透水的粘土层缓慢排水产生固结变形，由于该土层下部强度相对较高的块石层接触面起伏不平，导致上部土层不均匀的压缩变形。在地表具体表现为总体沉陷而局部水平拉裂变形。民德小学变形体的变形具有以下特征：(1)后缘大部分区域的变形与前缘开挖临空面没有直接的关系。变形体后缘距公路开挖面在100余米之外，大遍区域并无中层滑带产生，而底部滑带大都倾向山里，无滑动条件，说这一区域的后期变形只能是随地下水的疏干范围的扩大而扩大的。(2)民德小学早期NW－SE向拉裂变形与基岩面形态条件有关，因为区前

频率特性分析

实验三 频率特性分析 一·实验目的 1.掌握频率特性的基本概念，尤其是频率特性的几种表示方法。 2.能熟练绘制极坐标频率特性曲线（奈奎斯特曲线）和对数频率特性曲线，尤其要注意的是在非最小相位系统时曲线的绘制。 3.正确应用频率稳定判别方法，包括奈奎斯特稳定判据和对数稳定判据。 4.熟练正确计算相位裕量和幅值裕量。 5.掌握闭环频率特性的基本知识以及有关指标的近似估算方法。 二·实验内容 1增加开环传递函数零极点个数对奈奎斯特图的影响 1）改变有限极点个数n ，使n=0,1,2,3 Nyquist Diagram Real Axis I m a g i n a r y A x i s -2 -101234 -3.5-3-2.5-2-1.5-1-0.50 0.511.52n=0 n=1 n=2 n=3 2）改变原点处极点个数v ，当v=1,2,3,4, Nyquist Diagram Real Axis I m a g i n a r y A x i s -2 -1.5 -1 -0.5 00.5 1 1.5 2 -2-1.5 -1 -0.5 00.5 1 1.5 2 System: sys P hase Margin (deg): -32.9Delay Margin (sec): 4.41At frequency (rad/sec): 1.3 Closed Loop Stable? No System: sys P hase Margin (deg): -121Delay Margin (sec): 3.49At frequency (rad/sec): 1.2 Closed Loop Stable? No System: sys P hase Margin (deg): 150Delay Margin (sec): 2.28At frequency (rad/sec): 1.15Closed Loop Stable? No System: sys P hase Margin (deg): 51.8Delay Margin (sec): 0.575 At frequency (rad/sec): 1.57 Closed Loop Stable? Yes v=1 v=2 v=3 v=4

液压实验指导书

实验一 液压泵的特性实验 一、实验准备知识 预习思考题 1．液压泵的功能和种类 2．液压泵的特性 3．液压泵的动态特性和静态特性分别指的是什么？ 实验基础知识 液压泵是一种能量转换装置，它把驱动电机的机械能转换成输到系统中去的油液的压力能，供液压系统使用。 液压泵（液压马达）按其在单位时间内所能输出（所需输入）油液体积可否调节而分为定量泵（定量马达）和变量泵（变量马达）两类；按结构形成可以分为齿轮式、叶片式和柱塞式三大类。 液压泵或液压马达的工作压力是指泵（马达）实际工作时的压力。对泵来说，工作压力是指它的输出压力；对马达来说，则是指它的输入压力。液压泵（液压马达）的额定压力是指泵（马达）在正常工作条件下按试验标准规定的连续运转的最高压力，超过此值就是过载。 液压泵（液压马达）的排量（用V 表示）是指泵（马达）轴每转一转，由其密封容腔几何尺寸变化所算得的排出（输入）液体体积，亦即在无泄漏的情况下，其轴转一转所能排出（所需输入）的液体体积。 液压泵（液压马达）的理论流量（用q t 表示）是指泵（马达）在单位时间内由其密封容腔几何尺寸变化计算而得的排出（输入）的液体体积。泵（马达）的转速为n 时，泵（马达）的理论流量为 q t =Vn 。 实际上，液压泵和液压马达在能量转换过程中是有损失的．因此输出功率小于输入功率。两者之间的差值即为功率损失，功率损失可以分为容积损失和机械损失两部分。 容积损失是因内泄漏、气穴和油液在高压下的压缩（主要是内泄漏）而造成的流量上的损失。对液压泵来说，输出压力增大时，泵实际输出的流量q 减小。设泵的流量损失为q t ，则泵的容积损失可用容积效率ην来表征。 ην =t t t t q q q q q q q 111-=-= 泵内机件间的泄漏油液的流态可以看作为层流，可以认为流量损失q 1和泵的输出压力P 成正比，即 q 1 = k 1P

系统动态特性分析

系统动态特性分析。 （1）时域响应解析算法――部分分式展开法。 用拉氏变换法求系统的单位阶跃响应，可直接得出输出c(t)随时间t 变化的规律，对于高阶系统，输出的拉氏变换象函数为： s den num s s G s C 11)()(?=? = （21） 对函数c(s)进行部分分式展开，我们可以用num,[den,0]来表示c(s)的分子和分母。 例 15 给定系统的传递函数： 24 50351024 247)(23423+++++++=s s s s s s s s G 用以下命令对 s s G ) (进行部分分式展开。 >> num=[1,7,24,24] den=[1,10,35,50,24] [r,p,k]=residue(num,[den,0]) 输出结果为 r= p= k= -1.0000 -4.0000 [ ] 2.0000 -3.0000 -1.0000 -2.0000 -1.0000 -1.0000 1.0000 0 输出函数c(s)为： 01 11213241)(+++-+-+++-= s s s s s s C 拉氏变换得： 12)(234+--+-=----t t t t e e e e t c （2）单位阶跃响应的求法： 控制系统工具箱中给出了一个函数step()来直接求取线性系统的阶跃响应，如果已知传递函数为： den num s G = )( 则该函数可有以下几种调用格式： step(num,den) (22) step(num,den,t) (23) 或 step(G) (24) step(G,t) (25) 该函数将绘制出系统在单位阶跃输入条件下的动态响应图，同时给出稳态值。对于式23和25，t 为图像显示的时间长度，是用户指定的时间向量。式22和24的显示时间由系统根据输出曲线的形状自行设定。

系统频率特性

第三章 系统频率特性 系统的时域分析是分析系统的直接方法，比较直观，但离开计算机仿真，分析高阶系统是困难的。系统频域分析是工程广为应用的系统分析和综合的间接方法。频率分析不仅可以了解系统频率特性，如截止频率、谐振频率等，而且可以间接了解系统时域特性，如快速性，稳定性等，为分析和设计系统提供更简便更可靠的方法。 本章首先阐明频率响应的特点，给出计算频率响应的方法，接着介绍Nyquist 图和Bode 图的绘制方法、系统的稳定裕度及系统时域性能指标计算。 3.1 频率响应和频率特性 3.1.1 一般概念 频率响应是指系统对正弦输入的稳态响应。考虑传递函数为G(s)的线性系统，若输入正弦信号 t X t x i i ωsin )(= (3.1-1) 根据微分方程解的理论，系统的稳态输出仍然为与输入信号同频率的正弦信号，只是其幅值和相位发生了变化。输出幅值正比于输入的幅值i X ，而且是输入正弦频率ω的函数。输出的相位与i X 无关，只与输入信号产生一个相位差?，且也是输入信号频率ω的函数。即线性系统的稳态输出为 )](sin[)()(00ω?ωω+=t X t x (3.1-2)

由此可知，输出信号与输入信号的幅值比是ω的函数，称为系统的幅频特性，记为)(ωA 。输出信号与输入信号相位差也是ω的函数，称为系统的相频特性，记为)(ω?。 幅频特性： )()()(0ωωωi X X A = (3.1-3) 相频特性： )()()(0ω?ω?ω?i -= (3.1-4) 频率特性是指系统在正弦信号作用下，稳态输出与输入之比对频率的关系特性，可表示为： )()()(0ωωωj X j X j G i = (3.1-5) 频率特性)(ωj G 是传递函数)(s G 的一种特殊形式。任何线性连续时间系统的频率特性都可由系统传递函数中的s 以ωj 代替而求得。 )(ωj G 有三种表示方法： )()()(ω?ωωj e A j G = (3.1-6) )()()(ωωωjV U j G += (3.1-7) )(sin )()cos()()(ω?ωωωωjA A j G += (3.1-8) 式中，实频特性： )(cos )()(ω?ωωA U = 虚频特性：

结构动力特性测试方法及原理

结构动力特性的测试方法及应用(讲稿) 一. 概述 每个结构都有自己的动力特性,惯称自振特性。了解结构的动力特性就是进行结构抗震设 计与结构损伤检测的重要步骤。目前,在结构地震反应分析中,广泛采用振型叠加原理的反应谱分析方法,但需要以确定结构的动力特性为前提。n 个自由度的结构体系的振动方程如下: [][][]{}{})()()()(...t p t y K t y C t y M =+??????+?????? 式中[]M 、[]C 、[]K 分别为结构的总体质量矩阵、阻尼矩阵、刚度矩阵,均为n 维矩阵;{} )(t p 为外部作用力的n 维随机过程列阵;{})(t y 为位移响应的n 维随机过程列阵;{})(t y &为速度响应的n 维随机过程列阵;{})(t y && 为加速度响应的n 维随机过程列阵。 表征结构动力特性的主要参数就是结构的自振频率f (其倒数即自振周期T )、振型Y(i)与阻尼比ξ,这些数值在结构动力计算中经常用到。 任何结构都可瞧作就是由刚度、质量、阻尼矩阵(统称结构参数)构成的动力学系统,结构一旦出现破损,结构参数也随之变化,从而导致系统频响函数与模态参数的改变,这种改变可视为结构破损发生的标志。这样,可利用结构破损前后的测试动态数据来诊断结构的破损,进而提出修复方案,现代发展起来的“结构破损诊断”技术就就是这样一种方法。其最大优点就是将导致结构振动的外界因素作为激励源,诊断过程不影响结构的正常使用,能方便地完成结构破损的在线监测与诊断。从传感器测试设备到相应的信号处理软件,振动模态测量方法已有几十年发展历史,积累了丰富的经验,振动模态测量在桥梁损伤检测领域的发展也很快。随着动态测试、信号处理、计算机辅助试验技术的提高,结构的振动信息可以在桥梁运营过程中利用环境激振来监测,并可得到比较精确的结构动态特性(如频响函数、模态参数等)。目前,许多国家在一些已建与在建桥梁上进行该方面有益的尝试。 测量结构物自振特性的方法很多,目前主要有稳态正弦激振法、传递函数法、脉动测试法与自由振动法。稳态正弦激振法就是给结构以一定的稳态正弦激励力,通过频率扫描的办法确定各共振频率下结构的振型与对应的阻尼比。 传递函数法就是用各种不同的方法对结构进行激励(如正弦激励、脉冲激励或随机激励等),测出激励力与各点的响应,利用专用的分析设备求出各响应点与激励点之间的传递函数,进而可以得出结构的各阶模态参数(包括振型、频率、阻尼比)。脉动测试法就是利用结构物(尤其就是高柔性结构)在自然环境振源(如风、行车、水流、地脉动等)的影响下,所产生的随机振动,通过传感器记录、经谱分析,求得结构物的动力特性参数。自由振动法就是:通过外力使被测结构沿某个主轴方向产生一定的初位移后突然释放,使之产生一个初速度,以激发起被测结构的自由振动。 以上几种方法各有其优点与局限性。利用共振法可以获得结构比较精确的自振频率与阻尼比,但其缺点就是,采用单点激振时只能求得低阶振型时的自振特性,而采用多点激振需较多的设备与较高的试验技术;传递函数法应用于模型试验,常常可以得到满意的结果,但对于尺度很大的实际结构要用较大的激励力才能使结构振动起来,从而获得比较满意的传递函数,这在实际测试工作中往往有一定的困难。 利用环境随机振动作为结构物激振的振源,来测定并分析结构物固有特性的方法,就是近年来随着计算机技术及FFT 理论的普及而发展起来的,现已被广泛应用于建筑物的动力分析研究中,对于斜拉桥及悬索桥等大型柔性结构的动力分析也得到了广泛的运用。斜拉桥或悬索桥的环境随机振源来自两方面:一方面指从基础部分传到结构的地面振动及由于大气变化而影响到上部结构的振动(根据动力量测结果,可发现其频谱就是相当丰富的,具有不同的脉动卓越周期,反应了不同地区地质土壤的动力特性);另一方面主要来自过桥车辆的随机振动。

液压系统动态特性研究简单概述

液压系统动态特性研究简单概述随着液压技术的不断发展与进步和应?领域与范围的不断扩?,液压传动与控制系统本?越来越复杂，要求的传递动?范围更?、控制精度更髙，系统柔性化与系统各种性能要求更?,所有这些都对液压系统的设计提出了新的更?的要求。采?传统的以完成执?机构预定动作循环和满?系统静态性能要求的系统设计远远不能满?上述要求。因此对于现代液压系统的设计研究?员来说，对液压传动与控制系统进?动态特性研究，了解和掌握液压系统?作过程中动态?作特性和参数变化，以便进?步改进和完善液压系统，提?液压系统的响应特性,提?运动和控制精度以及?作可靠性，是?常必要的。 液压系统动态特性是其在失去原来平衡状态到达新的平衡状态这?过程中,所表现出来的特性,引起此动态过程的原因归纳起来主要有两个:?个是由传动与控制系统的过程变化引起的;另?个是由外界?扰引起的。在这?动态过程中，系统中各参变量都在随时间变化,这种变化过程性能的好坏，就决定系统动态特性的优劣。研究液压系统动态性能的主要问题有两??:???是稳定性问题，即?压系统(管道或容腔）中压?瞬间峰值与波动情况,主要分析液压系统是否会因为压?峰值过??产?压?冲击，或系统经过动态过程后，是很快达到新的平衡状态，还是形成较持续的振荡;另???是过渡过程品质问题，即执?机构和控制机构(如负载和液压元件)的响应品质和响应速度，主要研究系统达到新的稳定状态所经历的过渡时间,达到压?峰值的时间以及速度、位移等参数随吋间的变化等。

研究液压系统动态特性的主要?法有传递函数分析法、模拟仿真法,实验研究法和数字仿真法等。 传递函数分析法是基于经典的控制理论的?种研究?法。?经典的控制理论对液压系统进?动态特性分析通常只局限于单输?、单输出的线性系统，?般先建?系统的数学模型，写出其增量形式,然后进?拉普拉斯变换，从?写出传递函数，再将传递函数?波德图表?。通过相频曲线或幅频曲线分析其响应特性，或是进?拉式逆变换。遇到?线性问题,常常不考虑其?线性或简化成线性系统。?实际上的液压控制系统?多是?线件的，因此?这种?法分析液压系统的动态特性具有?定的局限性，也不可避免地会出现误差。 在计算机特别是微型计算机还未发展到如今这样普及的时候,?模拟计算机或是模拟电路来进?液压系统动态特性的模拟与分析，也是?种实?的研究?段。模拟计算机是?种连续计算装置，它把实际系统物理量?电压量表?,通过连续运算,求解描述系统动态特性的微分?程。该?法具有接近实际情况、系统参数调整和调试简单以及运算速度快等优点,但最?的缺点是运算精度低。 ?实验研究法分析液压系统的动态特性也曾是?种?之有效的研究?段，特别在过去还没有数字仿真等实?的理论研究?法时，只能依靠实验?法进?分析。通过实验研究可以直观地、真实地了解液压系统动态特性和参数变化，但是?这种?法分析系统周期长、费??,且往往不具有通?性。如今,实验研究法常常作为对重要的液压系

使用Multisim进行电路频率特性分析

使用Multisim进行电路频率响应分析 作者：XChuda Multisim的AC Analysis功能用于对电路中一个或多个节点的电压/电流频响特性进行分析，画出伯德图。本文基于Multisim 11.0。 1、实验电路 本例使用如图的运放电路进行试验。该放大电路采用同相输入，具有（1+100/20=）6倍的放大倍数，带300欧负载。方框部分象征信号源，以理想电压源串联电阻构成。 请不要纠结于我把120Vrms的电压源输入双15V供电的运放这样的举动是否犯二，电压源在AC Analyses中仅仅是作为一个信号入口的标识，其信号类型、幅值和频率对分析是没有贡献的，但是它的存在必不可少，否则无法得到仿真结果！ 2、操作步骤 搭好上述电路后，就可以进行交流分析了。

一般设置Frequency parameters和Output两页即可，没有特殊要求的话其他选项保持默认，然后点Simulate开始仿真。切记是点Simulate，点OK的话啥都不会发生。

按照上述步骤仿真结果如下： 分析结果是一份伯德图。在上下两个图表各自区域上按右键弹出列表有若干选项，各位可自己动手试试。右键菜单中的Properties可打开属性对话框，对图表进行更为详细的设置。 3、加个电容试试 从上面伯德图分析结果看出，该电路具有高通特性，是由输入耦合电容C3造成的。现在在输入端加入一个退耦电容试试。电路如下：

在输入端加入220pF退耦电容后C1与后面的放大电路输入电阻构成低通滤波器，可滤除高频干扰。加入C1后，放大电路的输出应该具有带通特性。用AC Analysis分析加入C1后的电路频响特性： 奇怪，为什么高通不见了？一阵疑惑，我甚至动笔算了同相输入端的阻容网络复频域的特性，无论C1是否加入，从同相输入端向左看出去的阻容电路都有一个横轴为0的零点，所以幅度特性应该是从0Hz处开始上升的！对，从0Hz开始！回头看看电路加入C1前仿真的伯德图，发现竖轴范围是13dB~13.3dB！ 我们尝试放大来看看。现在重新进行AC分析，将频率范围设置为0.1~10Hz，结果如下图。OK，没问题，果然是高通的，只是截止频率非常低（0.3Hz左右），刚才的仿真频率范围从1Hz开始，自然是看不到的。从中也看出，图表中数字后加小写m，是毫赫兹（mHz）的意思，而不是兆赫兹（MHz）。

实验二、液压泵的静态性能测试实验指导书

实验二液压泵性能实验 §1 实验目的 1．深入理解液压泵的静态特性。着重测试液压泵静态特性中： ①实际流量q与工作压力p之间的关系即q—p曲线； ②容积效率ην、总效率η与工作压力p之间的关系即ην—p和η--p曲线； ③输入功率Ni与工作压力p之间的关系即Ni--p曲线。 2．了解液压泵的动态特性。液压泵输出流量的瞬时变化会引起其输出压力的瞬时变化，动态特性就是表示这两种瞬时变化之间的关系。 3．掌握液压泵工作特性测试的原理和方法，学会使用本实验所用的仪器和设备。 §2 实验原理 一、液压泵的空载流量与理论流量 液压泵的出口压力为最低时所测到的输出流量叫空载（零压）流量，即在测试回路中，节流阀开口为最大时的流量计中的读数值。 泵的理论流量是不考虑泄漏时，单位时间内输出油液的体积，它等于泵的排量与其转速的乘积。泵在额定转速下的理论流量常以额定转速下的空载流量代替，因空载时泵的泄漏可以忽略。 额定流量是指泵在额定压力和额定转速下输出的实际流量，它总是小于泵的理论流量。 二、液压泵的流量----压力特性 液压泵的额定压力是指液压泵可长期连续使用的最大工作压力，它反映了泵的能力。超过此值就是过载。但不超过规定的最高压力（泵能力的极限），还可短期运行。 液压泵的工作压力是指液压泵在实际工作时输出油液的压力，即油液克服负载而建立起来的压力，它随负载的增加而增高。在实验中我们以节流阀作为负载，使节流阀具有不同的开口，则泵出口压力就有对应的不同值，在一系列的压力值下，测量出对应不同的流量值，就得出油泵的流量—压力特性：q = f1（p）。 实验油温越高、压力越大，其实测流量值就越小。 三、液压泵的容积效率、总效率----压力特性 1．容积效率ηv：液压油泵的实际流量与理论流量的比值称为容积效率，它表示液压泵容积损失大小的程度。 ην＝q／q t＝1-q泄/q t＝1-（k泄·p/V·n）= f2（p）。 式中：实际流量q＝60·Δν／Δt，单位为L/min。其中，Δν--油液体积（L），Δt--时间（s）。理论流量qt＝0.001V·n＝q空，单位为L/min。其中，V--油泵排量（mL/r），n—转速（r/min）。 液压油泵的容积效率随着输出油压力的升高而降低。 2．.总效率η：液压油泵的输出功率与输入功率的比值称为液压油泵的总效率。 η＝N t／N i＝ην·ηm= f3（p）。 式中：油泵的输出功率Nt＝（q·p）/60= f4（p），单位为KW。其中，p为实际工作压力（MPa）。 油泵的输入功率N i＝P·ηd= f5（p），单位为KW。其中，P为电机输入功率（功率表的读数），ηd为电机效率，两者之间的联系可查电动机效率曲线（略）。实验计算时，ηd一般取80％。 油泵的机械效率ηm，反映油液在泵内流动时液体粘性引起的摩擦转矩损失和泵内机件相对运动时机械摩擦引起的摩擦损失之和。若摩擦转矩损失越大，则泵的机械效率越低。要直接测定ηm比较困难，一般是测出ην和η，然后算出ηm。

控制系统的频率特性分析

实验六 控制系统的频率特性分析 1.已知系统传递函数为：1 2.01)(+=s s G ，要求： （1） 使用simulink 进行仿真，改变正弦输入信号的频率，用示波器观察输 出信号，记录不同频率下输出信号与输入信号的幅值比和相位差，即 可得到系统的幅相频率特性。 F=10时 输入： 输出：

F=50时 输入：输出： （2）使用Matlab函数bode（）绘制系统的对数频率特性曲线（即bode图）。 提示：a）函数bode（）用来绘制系统的bode图，调用格式为： bode（sys） 其中sys为系统开环传递函数模型。 参考程序： s=tf(‘s’)； %用符号表示法表示s G=1/(0.2*s+1)； %定义系统开环传递函数 bode(G) %绘制系统开环对数频率特性曲线（bode图）

实验七连续系统串联校正 一．实验目的 1.加深理解串联校正装置对系统动态性能的校正作用。 2. 对给定系统进行串联校正设计，并通过matlab实验检验设计的正确性。二．实验内容 1．串联超前校正 系统设计要求见课本例题6-3，要求设计合理的超前校正环节，并完成以下内容用matlab画出系统校正前后的阶跃相应，并记录系统校正前后的超调量及调节时间 num=10; 1）figure(1) 2）hold on

3）figure(1) 4）den1=[1 1 0]; 5）Gs1=tf(num,den1); 6）G1=feedback(Gs1,1,-1); 7）Step(G1) 8） 9）k=10; 10）figure(2) 11）GO=tf([10],[1,1,0]); 12）Gc=tf([0.456,1],[1,00114]); 13）G=series(G0,Gc); 14）G1=feedback(G,1); 15）step(G1);grid

煤层气生产动态特征分析

煤层气生产动态特征分析 发表时间：2018-06-25T14:58:12.400Z 来源：《基层建设》2018年第12期作者：王国华崔德广[导读] 摘要：由于煤层地质条件的差异以及储层的非均质性影响，同一区块的煤层气井生产情况也会各有差异。 新疆维吾尔自治区煤田地质局一五六煤田地质勘探队乌鲁木齐 830009 摘要：由于煤层地质条件的差异以及储层的非均质性影响，同一区块的煤层气井生产情况也会各有差异。从区域上分析煤层气井的生产特征及规律，有利于了解本区煤层气井高产主控的因素，指导后期开发部署及工艺方案的优化。 关键词：产气量；正相关性；流体势；临储比；层系组合 The analysis of coalbed methane production dynamic characteristics (No.156 Coalfield Geological Exploration Team of Xinjiang Coalfield Geology Bureau , Urumqi 830009) Abstract: Because of the different Geological conditions of coal seam and the heterogeneous influence of reservoir, the production of coal seam and gas well in the same area will be different. It is helpful to understand the factors of high yield and main control of coal seam gas well from regional analysis, and guide the development and deployment of coal seam gas well and the optimization of process plan. 阜康白杨河矿区煤炭资源丰富，煤变质程度中等，煤层气含量高，同时，煤储层物性较好，有利于煤层气的赋存和开发。 示范区主要含煤地层为八道湾组下段(J1b 1)和八道湾组中段(J1b 2)。开发的3套主力煤层39#、41#、42#全部位于八道湾组下段。由于煤层地质条件的差异以及储层的非均质性影响，同一区块的煤层气井生产情况也会各有差异。从区域上分析煤层气井的生产特征及规律，有利于了解本区煤层气井高产主控的因素，指导后期开发部署及工艺方案的优化。 一、示范区生产特征 为分析示范区的生产特征与产气分布规律，将从本区的产气、产水规律，以及与煤层构造、煤层厚度、流体势、层系组合等方面关系入手，深入研究本示范区煤层气井的高产主控因素。 1、产气量与构造的关系 从示范区煤层气井2015年10月31日的产气现状与构造关系叠合图可以看出（见图1），示范区西部部署的两排煤层气井，构造深部位井的产气效果要好于浅部位的井；示范区东部部署了三排煤层气井，构造中部的井产气效果最好，深部位井的产气效果次之，而浅部井的产气效果最差。总体来看，目前示范区全区浅部位井的产气效果都不理想，可能与浅部的井离火烧区较近，瓦斯风化带较深，浅部井的含气性较差等因素有关。 图1 示范区煤层气井产气现状与构造关系图 2、产气量与煤层厚度的关系 从示范区煤层气井产气现状与3套主力煤层厚度的叠合关系图可以看出（见图2），示范区煤层气井产气量与39#、42#煤层厚度大体上呈正相关性，即煤层厚度大的区域产气量高，而与41#煤层厚度的相关性不明显。 a.示范区煤层气井产气量与39#煤层厚度关系图 b.示范区煤层气井产气量与41#煤层厚度关系图 c.示范区煤层气井产气量与42#煤层厚度关系图

某装备结构动态特性分析

技术篇 2007年 第十期 某装备结构动态特性分析 霍 红 (中北大学,太原 030051) 摘 要:利用试验模态分析法获得了某机枪结构的模态参数,分析了机枪的动态特性,并通过基于模态试验的灵敏度分析方法,获得了影响该机枪动态特性的敏感部位,为改善机枪动态特性提供了依据. 关键词:机枪;灵敏度分析;动态特性;分析 中图分类号:TP302.7 文献标识码:A 文章编号:1005 8354(2007)10 0001 02 Analysis on structural dyna m ic characteristics for certai n equi p m e nt HUO H ong (N orth U n i ve rs i ty o f Ch i na ,T a i yuan 030051,Chi na) Abstract :A ccor ding to modal analysism etho d,modal parametersw ere derived and structural dynam ic charac teristics were analyzed.U sing sensitivit y analysis of model test ,t he dyna m ic characteristics and sensitive p oints of a m achine gun were obt ained.These woul d be used to i m prove dyna m ic propert y of t hemachine gun. K ey words :machine gun;sensitivity analysis ;struct ural dyna m ic characteristics ;analysis 收稿日期:2007 08 22 作者简介:霍红(1968 ),女,实验师,研究方向:火炮、自动武器与弹药工程. 0 引 言 当今为提高自动武器的机动性,广泛采用弹性枪架,但随着重量的减轻,武器系统的振动加剧.而武器系统的振动又直接影响到射击精度,特别是弹丸出膛 口时的横向位移、横向速度以及弹丸初始扰动等对武器射击精度影响尤其明显 [1] .为此,需掌握武器系统 的固有特性,为分析和优化机枪的动力学特性提供依据,以提高其射击精度.而系统固有特性一般可由理论分析方法和试验方法获得,前者是利用有限元分析法,后者是利用试验模态分析法,随着试验技术的发展和测量仪器精度的提高,利用试验模态分析法得到的结果越来越受到重视,并且常常作为验证有限元模型正确性的主要依据,所以,常采用理论分析和试验两种方法相结合建立模型 [1,2] ,以获得接近实际的结 果,为进一步分析如结构修改设计及结构动力特性优化设计提供良好的基础.本文以某机枪为例,采用试验模态分析法识别机枪系统的模态参数和分析其动 态特性,并在此基础上进行了灵敏度分析,获得机枪动力学特性对各参数变化的灵敏度,为机枪的动力学特性优化设计提供依据. 1 机枪结构试验模态分析 1.1 模态测试系统 模态测试系统基本由以下几部分组成:激励部分、信号测量和数据采集部分、信号分析和频响函数 估计部分 [3] .其测试系统框图见图1所示. 图1 机枪模态试验系统框图 1

实验三 液压泵的特性实验

实验三液压泵的特性实验 一、实验目的 了解液压泵的主要性能和小功率液压泵性能的测试方法。 了解该实验的回路组成，测试液压泵能否达到额定压力与额定流量，测试液压泵的总效率和压力脉动值。 二、实验设备与仪器 QCS003B[QCS003]型液压实验台、秒表。 三、实验内容 1、测试液压泵的压力脉动值； 2、测试液压泵的容积效率——压力特性； 3、测试液压泵的流量——压力特性； 4、测试液压泵的总效率——压力特性； 四、实验原理 参照实验原理图，图中泵8为被试泵，它的进油口装有线隙式滤油器22，出油口并联有溢流阀9和压力表P。被试泵输出的油液经节流阀10和椭圆齿轮流量计20流回油箱。用节流阀10对被试泵加载。 1液压泵的压力脉动值 把被试泵的压力调到额定压力,观察记录其脉动值,看是否超过规定值.测时压力表P6不能加接阻尼器. 2 液压泵的流量――压力特性 通过测定被试泵在不同工作压力下的实际流量，得出它的流量－压力特性曲线Ｑ＝f(p)．调节节流阀１０即得到被试泵的不同压力，可通过压力表Ｐ6观

测．不同压力下的流量用椭圆齿轮流量计和秒表确定．压力调节范围从零开始（此时对应的流量为空载流量）到被试泵额定压力的１.１倍为宜. 3 容积效率――压力特性 容积效率=实际流量/理论流量 即ηv=q/qt 实际生产中，泵的理论流量一般不用液压泵是、设计时的几何参数和运用参数计算，通常以空载流量代替理论流量． 容积效率＝实际流量／空载流量 即ηv=q/q空 4 液压泵的总效率――压力特性 总效率＝泵输出功率／泵输入功率 η＝P0/Pi P0=pq/612(kw) 式中p－泵的工作压力； q－泵的实际流量． Pi=Tin/974(kw) 式中Ti－泵的实际输入转矩； n－泵的转速． 液压泵的输入功率用电功率表１９测出．功率表的指示的数值p表为电动机的输入功率．再根据电动机的效率曲线，查出功率为p表时的电动机效率η电，则pi＝p表η电液压泵的总效率 η＝pq/612p表η电 液压泵的输入功率用扭矩仪测出．速度用转速表测出，则pi=2πTin．

一二阶系统频率特性测试与分析

广西大学实验报告纸 姓名： 指导老师：胡老师 成绩： 学院：电气工程学院 专业：自动化 班级：121 实验内容：零、极点对限性控制系统的影响 2014年 11月 16 日 【实验时间】2014年11月14日 【实验地点】宿舍 【实验目的】 1. 掌握测量典型一阶系统和二阶系统的频率特性曲线的方法； 2. 掌握软件仿真求取一、二阶系统的开环频率特性的方法； 3. 学会用Nyquist 判据判定系统的稳定性。 【实验设备与软件】 1. labACT 实验台与虚拟示波器 2. MATLAB 软件 【实验原理】 1.系统的频率特性测试方法 对于现行定常系统，当输入端加入一个正弦信号)sin()(t X t X m ωω=时，其稳态输出是一个与输入信号频率相同，但幅值和相位都不同的正弦信号 )sin()()sin()(ψωωψω+=+=t j G X t Y s Y m m 。 幅频特性：m m X Y j G /)(=ω，即输入与输出信号的幅度比值，通常转换成)(lg 20ωj G 形式。 相频特性：)(arg )(ωω?j G =，可以直接基于虚拟示波器读取，也可以用“李沙育图行”法得到。 可以将用Bode 图或Nyquist 图表示幅频特性和相频特。 在labACT 试验台采用的测试结构图如下：

被测定稳定系统对于实验就是有源放大电路模拟的一、二阶稳定系统。 2.系统的频率测试硬件原理 1）正弦信号源的产生方法 频率特性测试时，一系列不同频率输入正弦信号可以通过下图示的原理产生。按照某种频率不断变化的数字信号输入到DAC0832，转换成模拟信号，经一级运放将其转换为模拟电压信号，再经过一个运放就可以实现双极性电压输出。 根据数模转换原理，知 R V N V 8 012- = (1) 再根据反相加法器运算方法，得 R R R V N V N V R R V R R V 1281282282201210--=??? ??+-?-=??? ? ??+-= (2) 由表达式可以看出输出时双极性的：当N 大于128时，输出为正；反之则为负；当输入为128时，输出为0. 在labACT 实验箱上使用的参考电压时5V 的，内部程序可以产生频率范围是对一阶系统是0.5 H Z ~64H Z 、对二阶系统是0.5 H Z ~16 H Z 的信号，并由B2单元的OUT2输出。

动态分析

第四章动态分析 一、单项选择题(以下每小题各有四项备选答案，其中只有一项是正确的。) 1．时间变量回归模型是应用( )原理，将时间序列中的时间因素作为自变量，所要描述的经济变量作为因变量而建立的模型。 A．回归分析B．相关分析C．因果分析D．因素分析 [答案] A [解析] 时间变量回归模型是指应用回归分析的原理，将时间序列中的时间因素(t)作为自变量(解释变量)，所要描述的经济变量作为因变量(被解释变量)而建立的模型。 2．下列模型中属于滑动平均模型的是( )。 A．y t=a1y t-1+e t B．y t=a1y t-1+a2y t-2+e t C．y t=a1y t-1+a2Y t-2+…+a k y t-k+e t D．y t=b0e t+b1e t-1+…+b k e t-k [答案] D [解析] A项是一阶自回归模型；B项是二阶自回归模型；C项是k阶自回归模型。 3．y t=a1y t-1+a2y t-2+…+a n y t-n+b0e+b1e t-1+…+b m e t-m，是( )。 A．一阶自回归模型B．二阶自回归模型 C．滑动平均模型D．自回归滑动平均模型 [答案] D [解析] 自回归滑动平均模型AR-MA(n，m)是指用n阶自回归m阶滑动平均的混合模型来描述的模型。它满足： y t=a1y t-1+a2y t-2+…+a n y t-n+b0e+b1e t-1+…+b m e t-m 4．长周期波动的周期为( )。 A．0～5年B．5～15年C．10年以上D．15年以上 [答案] C [解析] 按波动周期的长短，循环波动可以分为：①短周期波动，是指周期在五年之内的波动；②中周期波动，是指周期在五年至十年的波动；③长周期波动，是指周期超过十年的波动。 5．循环波动分析中，周期峰值所处的时刻为( )。 A．衰退转折点B．扩张转折点C．收缩长度D．扩张长度 [答案] A [解析] 景气转折点(扩张转折点)是指谷底所处的时刻；扩张长度是指从周期的起点时刻到峰值时刻所跨越的时间长度；收缩长度是指从周期的峰值时刻到谷值时刻(终点)所跨越的时间长度。 6．循环波动分析中，周期谷底所处的时刻为( )。 A．衰退转折点B．扩张转折点C．峰值D．谷值 [答案] B [解析] 衰退转折点是指周期峰值所处的时刻；峰值是指经济周期顶点的指标值；谷值是指经济周期谷底的指标值。 7．扩散指数的计算公式为( )。 [答案] A [解析] 扩散指数又称扩散率，它是指在对各个经济指标的循环波动进行测定的基础上所得到的在一定时点上处于扩张状态的经济指标(扩张指标)的百分比，即： 8．已知某时间序列，如表4-1所示，其中“+”表示经济扩张，“-”表示经济收缩。 表4-1

实验 4 系统的频率特性分析

实验 4 系统的频率特性分析 一、实验目的 （1）为学习和掌握利用MATLAB 绘制系统Nyquist 图和Bode 图的方法。 （2）为学习和掌握利用系统的频率特性分析系统的性能。 二、实验原理 系统的频率特性是一种图解方法，运用系统的开环频率特性曲线，分析闭环系统的性 能，如系统的稳态性能、暂态性能。常用的频率特性曲线有Nyquist 图和Bode 图。在MATLAB 中，提供了绘制Nyquist 图和Bode 图的专门函数。 1. Nyquist 图 nyquist 函数可以用于计算或绘制连续时间LTI 系统的Nyquist 频率曲线，其使用方法如下： nyquist(sys) 绘制系统的Nyquist 曲线。 nyquist(sys,w) 利用给定的频率向量w 来绘制系统的Nyquist 曲线。 [re,im]=nyquist(sys,w) 返回Nyquist 曲线的实部re 和虚部im，不绘图。 2. Bode 图 bode 函数可以用于计算或绘制连续时间LTI 系统的Bode 图，其使用方法如下： bode(sys) 绘制系统的Bode 图。bode(sys,w) 利用给定的频率向量w 来绘制系统Bode 图。 [mag,phase]=bode(sys,w) 返回Bode 图数据的幅度mag 和相位phase，不绘图。 3. 幅值裕度和相位裕度计算 margin 函数可以用于从频率响应数据中计算出幅值裕度、相位裕度及其对应的角频率，其使用方法如下： margin(sys) margin(mag,phase,w) [Gm,Pm,Wcg,Wcp] = margin(sys) [Gm,Pm,Wcg,Wcp] = margin(mag,phase,w) 其中不带输出参数时，可绘制出标有幅值裕度和相位裕度的Bode 图；带输出参数时，返回幅值裕度Gm、相位裕度Pm 及其对应的角频率Wcg 和Wcp。