[发明专利]一种基于电动静液作动系统的多学科建模方法

权利要求书

1.一种基于电动静液作动系统的多学科建模方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、分析电动静液作动系统的结构组成及信号流，将电动静液作动系统各组成部分按照学科特性划分为四类：电气子系统、液压子系统、机械子系统和控制子系统；

其中，电气子系统包括直流无刷电机驱动器、直流无刷电机；液压子系统包括高速双向定量泵、单向阀、旁通阀、安全阀、液压管路、蓄能器以及双作用对称液压缸；控制子系统包括直流无刷电机控制器及其使用的控制算法；机械子系统包括双作用对称液压缸受到的外力；

步骤二、将步骤一中划分的四类子系统根据相互之间耦合关系的强弱程度归为两大类：第一类为电气控制类，包括电气子系统和控制子系统；第二类为液压机械类，包括液压子系统和机械子系统；

步骤三、在建模软件MATLAB软件中建立电气控制类模型，针对电气子系统中的直流无刷电机驱动器和直流无刷电机在MATLAB中建立精确模型；

步骤四、在建模软件AMESim软件中建立液压机械类模型；

步骤五、创建两大类模型之间的接口模块，完成电动静液作动系统模型的搭建；

首先在AMESim中建立用于两大类模型联合和协同的接口模块，然后建立该接口模块同AMESim中建立的液压子系统模型的连接，经过AMESim软件编译，在MATLAB软件的Simulink工具中以S函数的形式调用该接口模块，建立该S函数同MATLAB中建立的子系统模型的连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于电动静液作动系统的多学科建模方法，其特征在于，对步骤二中所述的四类子系统进行划分的依据为：(一)电气控制类，依据电动静液作动系统的控制本质上是调节电气子系统中直流无刷电机的转速来实现的来划分；(二)液压机械类，划分依据：电动静液作动系统的输出形式为双作动对称液压缸的位移和力，而工作环境中的外力也是通过双作动对称液压缸作用到整个电动静液作动系统中。

3.根据权利要求1所述的一种基于电动静液作动系统的多学科建模方法，其特征在于，步骤三所述的直流无刷电机驱动器和直流无刷电机在MATLAB中建立精确模型的方法为：

(1)首先，在MATLAB软件中使用Simulink工具建立直流无刷电机的电子换相过程模型，所述的直流无刷电机的电子换相过程模型，包括直流无刷电机正转电子换相过程模型和反转电子换相过程模型，电子换相过程模型的建立方法为：第一步、建立霍尔传感器信号同定子绕组中电流的对应关系模型；第二步、建立定子绕组电流同直流无刷电机驱动器的功率器件导通信号之间的对应关系模型；第三步，连接第一步和第二步的两部分模型；

使用MATLAB中Simulink工具中的用户自定义模块对所搭建的直流无刷电机电子换相过程模型进行封装，电机旋转方向信号输入模块输入电机旋转方向的信号给开关模块，并通过开关模块判断直流无刷电机转子的旋转方向，根据判断的结果选择使用正转电子换相过程模型还是反转电子换相过程模型；

(2)然后，使用MATLAB软件的Simulink工具模拟电气系统库中的元件来搭建不包含直流无刷电机电子换相过程模型的直流无刷电机及其驱动部分模型，具体是：直流无刷电机驱动器使用功率桥模块搭建，该功率桥模块的输入为直流无刷电机电子换相过程模型输出的直流无刷电机驱动器功率器件导通信号与经过电压源模块转化的直流无刷电机转速指令输入信号；直流无刷电机模型使用永磁同步电机模块搭建，永磁同步电机模块的输入为功率桥模块输出的三相电流信号以及一个使能信号，使能信号通过阶跃信号模块实现，永磁同步电机模块的输出为霍尔传感器信号以及直流无刷电机的转速信号，其中转速信号需要经过增益模块将弧度变为转速；

(3)最后，对不包含直流无刷电机电子换相过程模型的直流无刷电机及其驱动部分模型进行封装与封装后的直流无刷电机电子换相过程模型一起完成电动静液作动系统的电气控制类模型的搭建。