第二章 机电传动系统建模方法讲义.pptVIP

（4）势源(Se)和流源(Sf) 势源的势与它的流无关，不随所作用的系统不同而改变。势源的流的大小和方向决定于它所作用的系统。 流源的流与它的势无关，不随所作用的系统不同而改变。流源的势的大小和方向决定于它所作用的系统。 当势源和流源的势与流的乘积为正位时，起源的作用，向系统输送功率；负值时则作为负载从系统吸取功率。 （5）变换器与回转器 （6）共势结（0-结）和共流结（1-结） 4. 机械传动系统的键合图建模方法 简单机械系统1： 简单机械系统2： 机械传动系统键图模型建模的方法——速度法 （1）为每一个绝对速度和相对速度建立一个1-结； （2）在有关1-结之间键接0-结或TF元，建立相关绝对速度之间以及相关的相对速度与绝对速度之间的关系； （3）将惯性元以及势源键接在相应的表示绝对速度的1-结； （4）将势源和流源以及阻性元、容性元键接在相应的表示相对速度的1结； （5）标注全部功率流方向并进一步简化。 例：建立a）图所示的机械系统的功率键合图模型。 例：建立图示齿轮传动机构的功率键合图模型。 5. 功率键合图的增广 键合图增广包括编键号、标注功率流向和标注因果化。经增广的键合图具有可计算性，可以采用规则的方法转化为状态方程。 （1） 键编号 给键编号的目的是识别系统的变量和键图元。键号一般用数字表示，从1开始编列。 （2) 标注功率流向 ? 半箭头方向由势源或流源指向系统。 ? 半箭头方向指向阻性元、容性元和惯性元。 ? 半箭头方向由势源、流源一侧指向键图的另一侧。 （3）标注因果划 因果划表示与键图元相关的势变量与流变量之间的因果关系。 因果划的位置的意义：在键图元通口上的流变量和势变量，对键图元，哪个是输入量，哪个是输出量。 基本键图元的因果关系 积分因果关系 微分因果关系 势源和流源： 容性元： 惯性元： 对于容性元和惯性元，优先按积分因果关系分配因果划。 积分因果关系 微分因果关系 阻性元： 阻抗型因果关系 导纳型因果关系 变换器： 回转器： 0-结和1-结： （约束关系） ?选择任一源指定其因果关系，并按0-结、1-结、TF和GY因果关系的约束条件进行因果关系的扩展；重复以上步骤，直到所有势源和流源都指定了因果关系； ?任选一状态元件（C、I元），优先指定其积分关系，并按0结、1结、TF和GY因果关系的约束条件进行因果关系的扩展；重复以上步骤，直到所有状态元件都被指定了因果关系。 ?如若还有R元及其他元件未被指定因果划，选择任一未指定因果关系的R元，指定其因果关系，并按0-结、1-结、TF和GY因果关系的约束条件进行因果关系扩展，直到所有剩下的键均被指定了因果关系。 键合图模型功率键因果关系指定步骤 例：键合图模型因果划分配。 全部状态元件都具有积分因果关系，而且在进行到前2步以后就完成全部因果关系指定的，则系统状态变量的数目与含积分因果关系的状态元件个数相等，可以由系统键图模型方便地推出状态方程。 如果受因果关系约束条件的限制，某些储能元件被指定为非因果关系，则表明该储能元件的能量变量是非独立的，这意味着系统的状态方程的推导将会出现代数环问题。 有关说明 6、由键图模型列写系统状态方程 由系统的功率键合图可以推出系统的状态方程，进而对模型进行求解。惯性元和容性元是储能元件，即状态元件，所以在推出系统状态方程时，一般取惯性元的广义动量和容性元的广义位移作为系统的状态变量。 由全积分因果关系键图模型列写状态方程 步骤： (1) 取I元的广义动量和C元的广义位移为状态变量； (2) 取Se的势和Sf的流为输入变量； (3) 根据状态元件和阻性元的特征方程求出其输出变量； (4) 列出广义动量和广义位移的势方程和流方程（一阶微分方程） 。 (5) 将状态元件和阻性元件的输出变量代入各势方程和流方程，整理得到系统的状态方程。 例： （1） （2） 由状态元件和阻性元的特征方程求出其输出变量 列写广义动量和广义位移的势方程和流方程 （3） 将状态元件和阻性元件的输出变量代入各势方程和流方程： 完整约束：约束方程中不含确定系统位置的坐标的微商，或含有坐标的微商但不利用动力学方程就可直接积分成为不含坐标微商的约束。 多刚体系统的动力学建模 第二节 功率键合图方法 功率键合图（简称键合图）是一种统一处理多种能量域系统建模的图形方法。特点是根据物理量的相似性，将各种物理量统一归纳为广义变量: 势变量、流变量、广义位移和广义动量, 进而将不同能量范畴系统的建模方法及其模型表达统一起来。 功率键合图是用用键连接起来的键合图元件的集合，是一种系统图式模型。功率键合图能充分反映系统内部的信息流、功率流和元件间的