CN113032928B - 柱塞泵与随动活塞控制系统一体化模型建立方法和系统 - Google Patents

柱塞泵与随动活塞控制系统一体化模型建立方法和系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种柱塞泵与随动活塞控制系统一体化模型建立方法和系统，应用于液压系统，包括：建立液压系统在随动活塞轴线与柱塞泵转子轴线相交于预设夹角情况下的初始控制系统模型；基于初始控制系统模型，得到随动活塞位置与柱塞泵斜盘角之间的第一关系式，和得到随动活塞对斜盘的作用力拒与柱塞泵斜盘角之间的第二关系式；建立液压系统的柱塞泵性能模型和随动活塞杆力计算模型；基于第一关系式、第二关系式、柱塞泵性能模型和随动活塞杆力计算模型，构建柱塞泵斜盘角的动态方程；基于动态方程、柱塞泵性能模型和随动活塞杆力计算模型，建立液压系统的柱塞泵与随动活塞伺服控制系统一体化模型。

Description

柱塞泵与随动活塞控制系统一体化模型建立方法和系统
技术领域
本发明涉及仿真模型建立技术领域，尤其是涉及一种柱塞泵与随动活塞控制系统一体化模型建立方法和系统。
背景技术
柱塞泵是液压系统的重要元件，具有流量可调、结构紧凑、重量轻、效率高等优点，广泛应用于工程机械、船舶机械、航空航天等领域。柱塞泵在工作时，要保持稳定的斜盘角，斜盘所受的全部力矩必须保持平衡，因此，在工程上，柱塞泵通常会配套一个随动活塞调节机构，通过耳环连接销和连杆与斜盘相连。随动活塞调节机构的作用，一方面是平衡全部柱塞对斜盘的作用力矩，使斜盘保持稳定；另一方面，改变随动活塞控制腔油压，伺服控制柱塞泵供油量。
随着计算机技术的发展，仿真技术利用模型对实际或者设想的系统和过程进行模拟，是支撑产品研发的重要的手段，因此，柱塞泵与随动活塞伺服控制系统的一体化建模与仿真是其正向研发设计过程中的必要环节。通过对柱塞泵与随动活塞整个系统进行仿真测试与验证，可深化对柱塞泵与随动活塞整个系统的内部运行本质和规律的认识，提前发现设计缺陷，优化参数设计、大幅提高研制效率和质量，减少实物反复试验，降低研制风险和成本，加快研制进程，具有重大的经济效益。
目前，有关柱塞泵运动学参数分析与计算方法以及动力学参数分析与计算方法研究成果比较丰富，已形成了一套经典的柱塞泵建模方法和算法，可建立单独的柱塞泵性能模型，即输入参数为柱塞泵转速、进口油压、出口油压和斜盘角，输出参数为供油量、全部柱塞对斜盘作用的平均力矩等；随动活塞模型根据弹簧腔油压、非弹簧腔油压以及弹簧位置等参数计算出随动活塞杆力，根据随动活塞杆力对斜盘的作用力矩与斜盘角的关系式，进而求出随动活塞杆力对斜盘的作用力矩；根据斜盘刚体动力学，利用斜盘所受的柱塞力矩和随动活塞的力矩可获得斜盘角的动态方程，求出斜盘角，从而建立柱塞泵与随动活塞伺服控制系统一体化模型。这其中的建模关键便是随动活塞弹簧位置与柱塞泵斜盘角的特性关系式和随动活塞对斜盘的作用力矩与柱塞泵斜盘角的特性关系式，若没有这两个关系式，则柱塞泵与随动活塞伺服控制系统一体化模型无法建立。
目前，常用的柱塞泵系统存在着随动活塞轴线与柱塞泵转子轴线平行和相交两种情况，其中，在航空发动机燃油系统中，为了柱塞泵整个系统结构紧凑，常采用随动活塞轴线一般与柱塞泵转子轴线相交的方案。相关文献资料仅研究并给出了随动活塞轴线与柱塞泵转子轴线平行情况下的随动活塞位置与斜盘角的数学关系式以及随动活塞对斜盘的作用力矩与斜盘角的数学关系式，这样很容易建立柱塞泵转子轴线与随动活塞轴线平行情况下的柱塞泵与随动活塞伺服控制系统一体化模型，而随动活塞轴线与柱塞泵转子轴线相交情况下的随动活塞位置与斜盘角的数学关系式以及随动活塞对斜盘的作用力矩与斜盘角的数学关系式是未知的，导致难以建立起随动活塞轴线与柱塞泵转子轴线相交情况下的柱塞泵与随动活塞伺服控制系统一体化模型，无法解决工程设计中的系统性正向设计问题，尤其是该情况常用于航空发动机燃油系统中，由于难以建立起柱塞泵与随动活塞伺服控制系统一体化模型，无法获得航空发动机燃油系统供油特性，使得航空发动机燃油系统，乃至整个控制系统升级改造难以完成，造成难以估量的损失。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种柱塞泵与随动活塞控制系统一体化模型建立方法和系统，以缓解现有技术中存在的无法在随动活塞轴线与柱塞泵转子轴线相交情况建立柱塞泵与随动活塞伺服控制系统一体化模型的技术问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种模型建立方法，应用于液压系统，所述液压系统包括：柱塞泵和随动活塞伺服控制系统；包括：建立所述液压系统在随动活塞轴线与柱塞泵转子轴线相交于预设夹角情况下的初始控制系统模型；所述预设夹角的角度大于等于零；基于所述初始控制系统模型，得到随动活塞位置与柱塞泵斜盘角之间的第一关系式，和得到随动活塞对斜盘的作用力拒与柱塞泵斜盘角之间的第二关系式；建立所述液压系统的柱塞泵性能模型和随动活塞杆力计算模型；基于所述第一关系式、所述第二关系式、所述柱塞泵性能模型和所述随动活塞杆力计算模型，构建柱塞泵斜盘角的动态方程；基于所述动态方程、所述柱塞泵性能模型和所述随动活塞杆力计算模型，建立所述液压系统的柱塞泵与随动活塞伺服控制系统一体化模型。
进一步地，所述第一关系式的数学形式为：
Figure BDA0002999064800000031
Figure BDA0002999064800000032
其中，φ为柱塞泵斜盘角，xp为随动活塞位置，l0为斜盘转轴到连杆连接销的距离，l1为斜盘转轴到随动活塞杆中心线的距离，l2为连杆的两个连接销之间的距离，l3为斜盘转轴到随动活塞腔底的距离，l4为随动活塞右侧面到连接销的距离，β为所述预设夹角。
进一步地，所述第二关系式的数学形式为：
Figure BDA0002999064800000033
其中，FL为随动活塞杆力，MFL为随动活塞对斜盘的作用力拒，δ为连杆与随动活塞杆轴线之间的夹角。
进一步地，基于所述第一关系式、所述第二关系式、所述柱塞泵性能模型和所述随动活塞杆力计算模型，构建柱塞泵斜盘角的动态方程，包括：基于柱塞泵斜盘角和所述第一关系式，得到随动活塞位置；基于所述随动活塞位置和所述随动活塞杆力计算模型，得到随动活塞杆力；基于所述随动活塞杆力、所述柱塞泵斜盘角和所述第二关系式，得到随动活塞对斜盘的作用力拒；基于所述柱塞泵斜盘角和所述柱塞泵性能模型，得到全部柱塞对斜盘作用的平均力矩；基于所述平均力矩、所述随动活塞对斜盘的作用力拒和所述柱塞泵斜盘角之间的关系，构建柱塞泵斜盘角的动态方程。
第二方面，本发明实施例还提供了一种模型建立系统，应用于液压系统，所述液压系统包括：柱塞泵和随动活塞伺服控制系统；包括：第一建立模块，第一计算模块，第二建立模块，第二计算模块和第三建立模块；其中，所述第一建立模块，用于建立所述液压系统在随动活塞轴线与柱塞泵转子轴线相交于预设夹角情况下的初始控制系统模型；所述预设夹角的角度大于等于零；所述第一计算模块，用于基于所述初始控制系统模型，得到随动活塞位置与柱塞泵斜盘角之间的第一关系式，和得到随动活塞对斜盘的作用力拒与柱塞泵斜盘角之间的第二关系式；所述第二建立模块，用于建立所述液压系统的柱塞泵性能模型和随动活塞杆力计算模型；所述第二计算模块，用于基于所述第一关系式、所述第二关系式、所述柱塞泵性能模型和所述随动活塞杆力计算模型，构建柱塞泵斜盘角的动态方程；所述第三建立模块，用于基于所述动态方程、所述柱塞泵性能模型和所述随动活塞杆力计算模型，建立所述液压系统的柱塞泵与随动活塞伺服控制系统一体化模型。
进一步地，所述第一关系式的数学形式为：
Figure BDA0002999064800000041
Figure BDA0002999064800000042
其中，φ为柱塞泵斜盘角，xp为随动活塞位置，l0为斜盘转轴到连杆连接销的距离，l1为斜盘转轴到随动活塞杆中心线的距离，l2为连杆的两个连接销之间的距离，l3为斜盘转轴到随动活塞腔底的距离，l4为随动活塞右侧面到连接销的距离，β为所述预设夹角。
进一步地，所述第二关系式的数学形式为：
Figure BDA0002999064800000051
其中，FL为随动活塞杆力，MFL为随动活塞对斜盘的作用力拒，δ为连杆与随动活塞杆轴线之间的夹角。
进一步地，所述第二计算模块，还用于：基于柱塞泵斜盘角和所述第一关系式，得到随动活塞位置；基于所述随动活塞位置和所述随动活塞杆力计算模型，得到随动活塞杆力；基于所述随动活塞杆力、所述柱塞泵斜盘角和所述第二关系式，得到随动活塞对斜盘的作用力拒；基于所述柱塞泵斜盘角和所述柱塞泵性能模型，得到全部柱塞对斜盘作用的平均力矩；基于所述平均力矩、所述随动活塞对斜盘的作用力拒和所述柱塞泵斜盘角之间的关系，构建柱塞泵斜盘角的动态方程。
第三方面，本发明实施例还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述第一方面所述的方法的步骤。
第四方面，本发明实施例还提供了一种具有处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读介质，所述程序代码使所述处理器执行上述第一方面所述方法。
本发明提供了一种柱塞泵与随动活塞控制系统一体化模型建立方法和系统，通过建立液压系统在随动活塞轴线与柱塞泵转子轴线相交于预设夹角情况下的初始控制系统模型，得到随动活塞位置与柱塞泵斜盘角之间的第一关系式，和得到随动活塞对斜盘的作用力拒与柱塞泵斜盘角之间的第二关系式；然后基于第一关系式、第二关系式、柱塞泵性能模型和随动活塞杆力计算模型，建立液压系统的柱塞泵与随动活塞伺服控制系统一体化模型，缓解了现有技术中存在的无法在随动活塞轴线与柱塞泵转子轴线相交情况建立柱塞泵与随动活塞伺服控制系统一体化模型的技术问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种柱塞泵与随动活塞控制系统一体化模型建立方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的一种初始控制系统模型的示意图；
图3为本发明实施例提供的一种初始控制系统简化模型的示意图；
图4为本发明实施例提供的一种斜盘转轴上所受力矩的简化示意图；
图5为本发明实施例提供的一种柱塞泵与随动活塞伺服控制系统一体化模型的示意图；
图6为本发明实施例提供的一种柱塞泵与随动活塞控制系统一体化模型建立系统的示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
图1是根据本发明实施例提供的一种柱塞泵与随动活塞控制系统一体化模型建立方法的流程图，该方法应用于液压系统，其中，液压系统包括：柱塞泵和随动活塞伺服控制系统。如图1所示，该方法具体包括如下步骤：
步骤S102，建立液压系统在随动活塞轴线与柱塞泵转子轴线相交于预设夹角情况下的初始控制系统模型；其中，预设夹角的角度大于等于零。
步骤S104，基于初始控制系统模型，得到随动活塞位置与柱塞泵斜盘角之间的第一关系式，和得到随动活塞对斜盘的作用力拒与柱塞泵斜盘角之间的第二关系式。
具体的，第一关系式的数学形式为：
Figure BDA0002999064800000071
Figure BDA0002999064800000072
其中，φ为柱塞泵斜盘角，xp为随动活塞位置，l0为斜盘转轴到连杆连接销的距离，l1为斜盘转轴到随动活塞杆中心线的距离，l2为连杆的两个连接销之间的距离，l3为斜盘转轴到随动活塞腔底的距离，l4为随动活塞右侧面到连接销的距离，β为预设夹角。
具体的，第二关系式的数学形式为：
Figure BDA0002999064800000073
其中，FL为随动活塞杆力，MFL为随动活塞对斜盘的作用力拒，δ为连杆与随动活塞杆轴线之间的夹角。
步骤S106，建立液压系统的柱塞泵性能模型和随动活塞杆力计算模型。
具体的，柱塞泵性能模型和随动活塞杆力计算模型为根据现有的柱塞泵运动学参数和动力学参数的计算方法所建立的模型，柱塞泵性能模型的输入参数为柱塞泵转速、进口油压、出口油压和柱塞泵斜盘角，输出参数为供油量和全部柱塞对斜盘作用的平均力矩；随动活塞杆力计算模型的输入参数为弹簧腔油压、非弹簧腔油压和弹簧位置(即随动活塞位置)等参数，输出参数为随动活塞杆力。
步骤S108，基于第一关系式、第二关系式、柱塞泵性能模型和随动活塞杆力计算模型，构建柱塞泵斜盘角的动态方程。
步骤S110，基于动态方程、柱塞泵性能模型和随动活塞杆力计算模型，建立液压系统的柱塞泵与随动活塞伺服控制系统一体化模型。
本发明提供了一种柱塞泵与随动活塞控制系统一体化模型建立方法，通过建立液压系统在随动活塞轴线与柱塞泵转子轴线相交于预设夹角情况下的初始控制系统模型，得到随动活塞位置与柱塞泵斜盘角之间的第一关系式，和得到随动活塞对斜盘的作用力拒与柱塞泵斜盘角之间的第二关系式；然后基于第一关系式、第二关系式、柱塞泵性能模型和随动活塞杆力计算模型，建立液压系统的柱塞泵与随动活塞伺服控制系统一体化模型，缓解了现有技术中存在的无法在随动活塞轴线与柱塞泵转子轴线相交情况建立柱塞泵与随动活塞伺服控制系统一体化模型的技术问题。
图2是根据本发明实施例提供的一种初始控制系统模型的示意图，如图2所示，φ为柱塞泵斜盘角，A为斜盘转轴，B和C均为连接销，AG为柱塞泵转子轴线，CG为随动活塞轴线，两个轴线相交于G点，且夹角∠AGC为β，AB表示斜盘转轴A到连杆的连接销B的距离，记为l0，斜盘转轴A到随动活塞杆中心线的距离，记为l1，连杆的连接销B、C之间的距离，记为l2，斜盘转轴A到随动活塞腔底的距离，记为l3，随动活塞右侧面到连接销C的距离，记为l4，随动活塞位置(亦即弹簧工作长度)，记为xp，连杆与随动活塞杆轴线之间的夹角，记为δ，全部柱塞对斜盘作用的平均力矩为ΣMAa，随动活塞杆力为FL。
为了推导随动活塞轴线与柱塞泵转子轴线相交情况下的随动活塞位置与柱塞泵斜盘角的第一关系式，现将图2所示的初始控制系统模型示意图简化为如图3所示的初始控制系统简化模型示意图。
如图3所示，随动活塞位置xp与柱塞泵斜盘角φ的第一关系式推导过程如下：
当柱塞泵斜盘角为0，即斜盘处于AB位置时，根据上述的参数定义，可得：
Figure BDA0002999064800000091
Figure BDA0002999064800000092
Figure BDA0002999064800000093
根据几何关系，可得：
∠BAH＝∠AGC＝β
Figure BDA0002999064800000094
Figure BDA0002999064800000095
Figure BDA0002999064800000096
Figure BDA0002999064800000097
而：
Figure BDA0002999064800000098
当柱塞泵斜盘角为φ，即斜盘处于AB′位置时，根据几何关系可得：
Figure BDA0002999064800000099
Figure BDA00029990648000000910
Figure BDA00029990648000000911
即:
l2sinδ＝l0cosβ-l0cos(φ+β)+l1-l0cosβ＝l1-l0cos(φ+β)
故，存在着：
δ＝sin-1([l1-l0cos(φ+β)]/l2)
而：
Figure BDA00029990648000000912
因此：
Figure BDA00029990648000000913
要使斜盘稳定，即保持稳定的斜盘角时，必须平衡柱塞泵的柱塞对斜盘作用的全部力矩。与柱塞对斜盘作用力矩相平衡的力矩则是伺服控制斜盘角的随动活塞对斜盘转轴A的力矩。该力矩数值上应等于柱塞对斜盘作用总力矩的平均力矩。图4是根据本发明实施例提供的一种斜盘转轴上所受力矩的简化示意图。
如图4所示，随动活塞对斜盘的作用力矩与柱塞泵斜盘角之间的第二关系式推导过程如下：
根据绕斜盘转轴A点的力矩平衡可得：
Figure BDA0002999064800000101
由对角相等原理，可得：∠BAD＝φ；
经分析，可得：
∠BAD+∠ADB＝90°
∠ADB＝ε+∠BED
∠BED＝∠CEF
∠EFC＝∠AFG＝90°-β
∠EFC+∠CEF+δ＝180°
将上述公式整理并化简可得：ε＝δ-φ-β，故：
Figure BDA0002999064800000102
Figure BDA0002999064800000103
为了保持斜盘角稳定，随动活塞杆力FL与Fh大小相等，方向相反，则：
Figure BDA0002999064800000104
综上所述，随动活塞杆力对柱塞泵斜盘的作用力矩可表述为：
Figure BDA0002999064800000105
当随动活塞轴线与柱塞泵转子轴线平行，即β＝0，将其代入到随动活塞位置与斜盘角之间的第一关系式和随动活塞对斜盘的作用力矩与柱塞泵斜盘角之间的第二关系式，得出的结果与现有技术中在随动活塞轴线与柱塞泵转子轴线平行情况下的关系式结果一致。
具体的，步骤S108还包括如下步骤：
步骤S1081，基于柱塞泵斜盘角和第一关系式，得到随动活塞位置。
步骤S1082，基于随动活塞位置和随动活塞杆力计算模型，得到随动活塞杆力。
步骤S1083，基于随动活塞杆力、柱塞泵斜盘角和第二关系式，得到随动活塞对斜盘的作用力拒。
步骤S1084，基于柱塞泵斜盘角和柱塞泵性能模型，得到全部柱塞对斜盘作用的平均力矩。
步骤S1085，基于平均力矩、随动活塞对斜盘的作用力拒和柱塞泵斜盘角之间的关系，构建柱塞泵斜盘角的动态方程。
图5是根据本发明实施例提供的一种柱塞泵与随动活塞伺服控制系统一体化模型的示意图，如图5所示，根据现有的柱塞泵运动学参数和动力学参数的计算方法，可建立单独的柱塞泵性能模型；根据随动活塞弹簧腔油压(即油压P1)、非弹簧腔油压(即油压P2)以及弹簧位置(即活塞位置xp)等参数通过随动活塞杆力计算模型计算出随动活塞杆力，然后根据随动活塞对斜盘的作用力矩与斜盘角的数学关系式，进而求出随动活塞杆力对斜盘的作用力矩；根据斜盘刚体动力学，利用斜盘所受的柱塞力矩和随动活塞的力矩可获得斜盘角的动态方程，求出斜盘角，从而建立柱塞泵与随动活塞伺服控制系统一体化模型。
本发明实施例提供的一种柱塞泵与随动活塞控制系统一体化建模方法已应用于某航空发动机燃油系统建模仿真与验证，为航空发动机燃油系统控制规律设计奠定重要的基础，支撑某航空发动机控制系统改造升级，因此，本发明在柱塞泵与随动活塞伺服控制系统以及应用该系统的其他液压系统的建模与仿真方面具有重要的工程应用价值和重大的经济效益。
实施例二：
图6是根据本发明实施例提供的一种柱塞泵与随动活塞控制系统一体化模型建立系统的示意图，该系统应用于液压系统，其中，液压系统包括：柱塞泵和随动活塞伺服控制系统。如图6所示，该系统包括：第一建立模块10，第一计算模块20，第二建立模块30，第二计算模块40和第三建立模块50。
具体的，第一建立模块10，用于建立液压系统在随动活塞轴线与柱塞泵转子轴线相交于预设夹角情况下的初始控制系统模型；预设夹角的角度大于等于零。
第一计算模块20，用于基于初始控制系统模型，得到随动活塞位置与柱塞泵斜盘角之间的第一关系式，和得到随动活塞对斜盘的作用力拒与柱塞泵斜盘角之间的第二关系式。
具体的，第一关系式的数学形式为：
Figure BDA0002999064800000121
Figure BDA0002999064800000122
其中，φ为柱塞泵斜盘角，xp为随动活塞位置，l0为斜盘转轴到连杆连接销的距离，l1为斜盘转轴到随动活塞杆中心线的距离，l2为连杆的两个连接销之间的距离，l3为斜盘转轴到随动活塞腔底的距离，l4为随动活塞右侧面到连接销的距离，β为预设夹角。
具体的，第二关系式的数学形式为：
Figure BDA0002999064800000123
其中，FL为随动活塞杆力，MFL为随动活塞对斜盘的作用力拒，δ为连杆与随动活塞杆轴线之间的夹角。
第二建立模块30，用于建立液压系统的柱塞泵性能模型和随动活塞杆力计算模型。
第二计算模块40，用于基于第一关系式、第二关系式、柱塞泵性能模型和随动活塞杆力计算模型，构建柱塞泵斜盘角的动态方程。
第三建立模块50，用于基于动态方程、柱塞泵性能模型和随动活塞杆力计算模型，建立液压系统的柱塞泵与随动活塞伺服控制系统一体化模型。
本发明提供了一种柱塞泵与随动活塞控制系统一体化模型建立系统，通过建立液压系统在随动活塞轴线与柱塞泵转子轴线相交于预设夹角情况下的初始控制系统模型，得到随动活塞位置与柱塞泵斜盘角之间的第一关系式，和得到随动活塞对斜盘的作用力拒与柱塞泵斜盘角之间的第二关系式；然后基于第一关系式、第二关系式、柱塞泵性能模型和随动活塞杆力计算模型，建立液压系统的柱塞泵与随动活塞伺服控制系统一体化模型，缓解了现有技术中存在的无法在随动活塞轴线与柱塞泵转子轴线相交情况建立柱塞泵与随动活塞伺服控制系统一体化模型的技术问题。
具体的，第二计算模块40，还用于：
基于柱塞泵斜盘角和第一关系式，得到随动活塞位置；基于随动活塞位置和随动活塞杆力计算模型，得到随动活塞杆力；基于随动活塞杆力、柱塞泵斜盘角和第二关系式，得到随动活塞对斜盘的作用力拒；基于柱塞泵斜盘角和柱塞泵性能模型，得到全部柱塞对斜盘作用的平均力矩；基于平均力矩、随动活塞对斜盘的作用力拒和柱塞泵斜盘角之间的关系，构建柱塞泵斜盘角的动态方程。
本发明实施例还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述实施例一中的方法的步骤。
本发明实施例还提供了一种具有处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读介质，程序代码使处理器执行上述实施例一中的方法。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种模型建立方法，应用于液压系统，所述液压系统包括：柱塞泵和随动活塞伺服控制系统；其特征在于，包括：
建立所述液压系统在随动活塞轴线与柱塞泵转子轴线相交于预设夹角情况下的初始控制系统模型；所述预设夹角的角度大于等于零；
基于所述初始控制系统模型，得到随动活塞位置与柱塞泵斜盘角之间的第一关系式，和得到随动活塞对斜盘的作用力矩与柱塞泵斜盘角之间的第二关系式；
建立所述液压系统的柱塞泵性能模型和随动活塞杆力计算模型；
基于所述第一关系式、所述第二关系式、所述柱塞泵性能模型和所述随动活塞杆力计算模型，构建柱塞泵斜盘角的动态方程；
基于所述动态方程、所述柱塞泵性能模型和所述随动活塞杆力计算模型，建立所述液压系统的柱塞泵与随动活塞伺服控制系统一体化模型；
基于所述第一关系式、所述第二关系式、所述柱塞泵性能模型和所述随动活塞杆力计算模型，构建柱塞泵斜盘角的动态方程，包括：
基于柱塞泵斜盘角和所述第一关系式，得到随动活塞位置；
基于所述随动活塞位置和所述随动活塞杆力计算模型，得到随动活塞杆力；
基于所述随动活塞杆力、所述柱塞泵斜盘角和所述第二关系式，得到随动活塞对斜盘的作用力矩；
基于所述柱塞泵斜盘角和所述柱塞泵性能模型，得到全部柱塞对斜盘作用的平均力矩；
基于所述平均力矩、所述随动活塞对斜盘的作用力矩和所述柱塞泵斜盘角之间的关系，构建柱塞泵斜盘角的动态方程。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一关系式的数学形式为：
Figure FDA0003775112520000021
其中，φ为柱塞泵斜盘角，xp为随动活塞位置，l0为斜盘转轴到连杆连接销的距离，l1为斜盘转轴到随动活塞杆中心线的距离，l2为连杆的两个连接销之间的距离，l3为斜盘转轴到随动活塞腔底的距离，l4为随动活塞右侧面到连接销的距离，β为所述预设夹角。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第二关系式的数学形式为：
Figure FDA0003775112520000022
其中，FL为随动活塞杆力，MFL为随动活塞对斜盘的作用力矩，δ为连杆与随动活塞杆轴线之间的夹角。
4.一种模型建立系统，应用于液压系统，所述液压系统包括：柱塞泵和随动活塞伺服控制系统；其特征在于，包括：第一建立模块，第一计算模块，第二建立模块，第二计算模块和第三建立模块；其中，
所述第一建立模块，用于建立所述液压系统在随动活塞轴线与柱塞泵转子轴线相交于预设夹角情况下的初始控制系统模型；所述预设夹角的角度大于等于零；
所述第一计算模块，用于基于所述初始控制系统模型，得到随动活塞位置与柱塞泵斜盘角之间的第一关系式，和得到随动活塞对斜盘的作用力矩与柱塞泵斜盘角之间的第二关系式；
所述第二建立模块，用于建立所述液压系统的柱塞泵性能模型和随动活塞杆力计算模型；
所述第二计算模块，用于基于所述第一关系式、所述第二关系式、所述柱塞泵性能模型和所述随动活塞杆力计算模型，构建柱塞泵斜盘角的动态方程；
所述第三建立模块，用于基于所述动态方程、所述柱塞泵性能模型和所述随动活塞杆力计算模型，建立所述液压系统的柱塞泵与随动活塞伺服控制系统一体化模型；
所述第二计算模块，还用于：
基于柱塞泵斜盘角和所述第一关系式，得到随动活塞位置；
基于所述随动活塞位置和所述随动活塞杆力计算模型，得到随动活塞杆力；
基于所述随动活塞杆力、所述柱塞泵斜盘角和所述第二关系式，得到随动活塞对斜盘的作用力矩；
基于所述柱塞泵斜盘角和所述柱塞泵性能模型，得到全部柱塞对斜盘作用的平均力矩；
基于所述平均力矩、所述随动活塞对斜盘的作用力矩和所述柱塞泵斜盘角之间的关系，构建柱塞泵斜盘角的动态方程。
5.根据权利要求4所述的模型建立系统，其特征在于，所述第一关系式的数学形式为：
Figure FDA0003775112520000031
其中，φ为柱塞泵斜盘角，xp为随动活塞位置，l0为斜盘转轴到连杆连接销的距离，l1为斜盘转轴到随动活塞杆中心线的距离，l2为连杆的两个连接销之间的距离，l3为斜盘转轴到随动活塞腔底的距离，l4为随动活塞右侧面到连接销的距离，β为所述预设夹角。
6.根据权利要求5所述的模型建立系统，其特征在于，所述第二关系式的数学形式为：
Figure FDA0003775112520000041
其中，FL为随动活塞杆力，MFL为随动活塞对斜盘的作用力矩，δ为连杆与随动活塞杆轴线之间的夹角。
7.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述权利要求1至3任一项所述的方法的步骤。
8.一种具有处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读介质，其特征在于，所述程序代码使所述处理器执行所述权利要求1-3任一项所述方法。
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