学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

基于键合图的机电系统建模仿真及其软件实现

作　者: 吴飞林
导　师: 贺华波；邓益民
学　校: 宁波大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 机电系统建模仿真键合图 Simscape 多领域建模
分类号: TH-39
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 1次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

机电系统在现代工业发展中扮演重要角色，并在众多领域中得到广泛应用。系统建模和仿真是机电一体化产品设计和性能分析的基础，其关键就是建立描述其动态特性的数学方程。目前采用的建模方法要求建模人员首先建立研究对象的数学模型，这不仅需要丰富的建模经验，还要求掌握机械、电子、液压和控制等专业知识，无疑增加了建模难度甚至难以实现。因此，研究一种通用的图形化的建模方法辅助工程技术人员完成多领域物理系统建模就成为一项重要内容。本文从研究键合图理论和方法入手，提出能量系统包括机电系统建模基础是功率流和能量交换，不同能量域中广泛存在相同的物理概念及相同的数学方程形式，能量的供给、贮存、耗散和约束均可被抽象为通用元件，成为多领域物理系统基于能量接口建模的基本元素。通过研究键合图方法在机械系统和电气系统建模中的应用，系统总结了机电系统基于键合图建模的一般流程及其方程手工推导的一般过程。在软件实现方面，首先对键合图方法作出相关改进并提出独立的键合图传感器概念；其次，采用Matlab平台的物理建模语言Simscape，通过使用面向对象编程方法，建立了一个开放式的键合图模型库。最后，通过RLC电路、质量－弹簧－阻尼系统和并励电机具体实例验证该模型库建模仿真的可行性。研究结果表明，键合图模型库与Simscape物理建模软件能够无缝衔接，并且一定程度上提高了后者的建模效率，使得键合图方法直观简洁的优势得到极大发挥。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-6
目录  6-9
1 绪论  9-15
  1.1 机电系统及其模型的认识  9-10
  1.2 机电系统建模仿真现存的问题  10-12
  1.3 键合图理论简介与国内外研究现状  12-14
    1.3.1 基于键合图的概念设计  12-13
    1.3.2 非连续系统的建模与仿真  13
    1.3.3 系统动态建模软件的研制  13-14
  1.4 课题来源、目的与意义  14
  1.5 本文主要工作内容  14-15
2 键合图基本理论  15-30
  2.1 基本概念  15-17
    2.1.1 广义变量  15-16
    2.1.2 通口、键和功率流向  16-17
  2.2 基本元件  17-23
    2.2.1 约束元件  17-20
    2.2.2 储能元件  20-22
    2.2.3 耗能元件  22
    2.2.4 能量源  22-23
  2.3 键合图模型增广  23-29
    2.3.1 编写键号  23-24
    2.3.2 标注功率方向  24
    2.3.3 因果关系标注  24-27
    2.3.4 键合图的变换和简化  27-29
  2.4 本章小结  29-30
3 键合图在机电系统建模中的应用  30-46
  3.1 机械系统的建模  30-35
    3.1.1 基本机械元件及其键图符号  30-32
    3.1.2 机械系统的键合图模型  32-33
    3.1.3 应用举例  33-35
  3.2 非机械系统建模  35-42
    3.2.1 电气元件及其键图符号  35-39
    3.2.2 电气系统的键合图模型  39
    3.2.3 应用举例  39-42
  3.3 推导系统的数学模型  42-45
    3.3.1 系统状态方程的形式  42-43
    3.3.2 推导系统状态方程的方法  43
    3.3.3 应用举例  43-45
  3.4 本章小结  45-46
4 基于 Simscape 语言的键合图模块库实现  46-57
  4.1 Simscape 语言简介  46-47
  4.2 Simscape 物理建模方法简介  47-49
  4.3 键合图 Simscape 模块库实现  49-56
    4.3.1 键合图改进  50-51
    4.3.2 模块库程序实现  51-54
    4.3.3 键合图模块库图形界面  54-56
  4.4 本章小结  56-57
5 键合图模型库在机电系统建模仿真中的应用  57-67
  5.1 电路系统建模仿真应用  57-61
  5.2 机械系统建模仿真  61-63
    5.2.1 机械平动域  61-62
    5.2.2 机械转动域  62-63
  5.3 机电综合系统建模仿真  63-66
  5.4 本章小结  66-67
6 总结与展望  67-68
参考文献  68-71
附录A 键合图模型库（主要模块）  71-75
附录B 并励电机Simscape 键合图模型  75-76
在校期间研究成果  76-77
致谢  77

基于键合图的机电系统建模仿真及其软件实现

内容摘要

全文目录

相似论文