液压回路模型生成及算法

　　实现液压回路的计算机平台上设计不仅依赖于液压回路简图和数学模型,而且也依赖于液压系统的信息传递的分析和控制的设计[1].这里需要分析一下液压系统特点.液压传动系统可以认为是有已实现了系列化、标准化、通用化的液压元件组成,从而形成了一个液压系统回路网.而用机械传动中的拓扑分析方法[2～4]处理这种网很难.由于液压回路中存在着各种阀门和油管,其控制方式是多种形式,形成的是动态的效应,不能通过一个矩阵来很好的模拟整个系统.

　　从图论出发[5],并不用矩阵的形式来分析和表达图的含义,而是从数据结构的角度以图的操作为基础来处理.

　　1　液压回路分析和建立数学模型

　　1.1　液压回路

　　液压回路分为液压传动回路和液压控制回路2部分[6～8].这里主要讨论液压传动回路的部分.由于液压元件的系列化、标准化、通用化,所以只要系统给定相应完整的信息就可以把它模拟出来.这里以各种液压元件的模拟都已经建立的情况下,来讨论这些液压元件组成后的整体功能和性能.由于液压回路是由各种液压元件组成,则把这些液压元件的相互连接情况了解后,就可以将整个液压回路表示出来.而这种表达的较好方式就是图.它可以表示出各液压元件相互之间的关系.同时液压回路在任意状态下其液压油的流向是有方向的,因此只有采用有向图才可以较好得完成模拟.所以用有向图来表示整个液压回路的模型是可行的.

　　1.2　建立数学模型

　　建立有向图就必须有顶点和弧,那么针对液压系统采说,顶点和弧应该用什么表示.这里举一个简单的液压回路来说明问题.如图1所示.

　　整个液压回路可以看作是有8个液压元件组成,它们分别是油箱1、液压泵2、二位四通3、节流阀4、液压缸5、油箱6、溢流阀7、油箱8,而连接它们的就是这些油管.因此可以很容易的来确定将液压元件作为有向图的顶点而连接它们的油管作为弧.分析回路呈现有2个特点:液压元件3和1、2、3、5、6、7、8不同.前1种类的状态是有2个,当得电时左边阀有效,失电时右边阀有效.而一旦状态改变后,整个系统的性能发生了重大的变化.后一种类状态仅有一个,因此两者不同,那么这里引用Petri网中的T作为描述阀的顶点;油管和不同,油管中有支路,而中没有,由于图中存在着〈w,v〉和〈w,w〉的情况,所以这里有必要生成一个新的类别的顶点,该点为连接点类别.因此这样整个液压回路便可以用有向图表示出来.

　　(1)数据库的建立　要实现有向图的自动生成就必须要有信息.该信息应从具体的液压回路中来.那么怎样抽象和提取相应的信息呢?怎样来表达这样的信息,这里引入了数据库的关系结构模型.由于液压元件已标准化、系列化和通用化.所以建立起一个系统的液压元件属性表用来表示整个液压元件的特点.这里以通用性为前提,给出了系统液压元件属性的关系表,如图2所示.