功率键合图-精品.ppt
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功率合成器课件
们的作用是完成阻抗匹配。晶体管发射极接入1.1
的负反馈电阻，用来提高晶体管的输入阻抗。各基极串 7.4.1
I c I a I b 2I a 2I b
CO臂上信号源输出额定功率 P C I cV 2I aV 2I bV 而AO、BO上获得地同相等功率信号
VS2 1 PAO PBO I aV I bV PC 4R 2
7.4.1
反相分配： 信号源接在DD臂，见图7.4.6。其输出功率
图7.4.7是典型的反相功率合成原理电路。
图7.4.7
反相功率合成电路举例
7.4.1
内阻为 RS 20 的信号源，以单端输入方式送入，经 Tr1 转换，将不平衡转变为平衡端，送入魔T网络 Tr 2 的平衡臂 DD端，实现反相功率分配。由于两晶体管的输入电阻为
Tr 3 和 Tr 4 两个 4 :1 阻抗变换器将 Rs 变换为晶体 Ri 2.5 ，
将上面两式相加或相减，分别得到
1 I a Ib 2I I c 及 I d ( I a I b ) 2
设AO、BO两臂的 信号源的正负极性如图 7.4.4（a）所示，称之 为同相源，则此时电流
I a、 I b 为正。
图7.4.4 功率合成网络
7.4.1
Id 0 由于电路对称，所以 I a Ib，则 Ic 2I a 2Ib ，
7.4
２．D端为反相功率合成端。当A、B两端输入等值 反相功率时，D端负载 RD上获得两输入功率的合成，而C端 负载 RC 上无功率输出。
３．当C端和D端的负载RD、 RC 间满足特定关系时，
A、B两输入端彼此隔离。即任一端功率放大器的工作状 态变化或损坏时，不会影响另一端功率放大器的工作状 态，并维持其原输出功率。
的负反馈电阻，用来提高晶体管的输入阻抗。各基极串 7.4.1
I c I a I b 2I a 2I b
CO臂上信号源输出额定功率 P C I cV 2I aV 2I bV 而AO、BO上获得地同相等功率信号
VS2 1 PAO PBO I aV I bV PC 4R 2
7.4.1
反相分配： 信号源接在DD臂，见图7.4.6。其输出功率
图7.4.7是典型的反相功率合成原理电路。
图7.4.7
反相功率合成电路举例
7.4.1
内阻为 RS 20 的信号源，以单端输入方式送入，经 Tr1 转换，将不平衡转变为平衡端，送入魔T网络 Tr 2 的平衡臂 DD端，实现反相功率分配。由于两晶体管的输入电阻为
Tr 3 和 Tr 4 两个 4 :1 阻抗变换器将 Rs 变换为晶体 Ri 2.5 ，
将上面两式相加或相减，分别得到
1 I a Ib 2I I c 及 I d ( I a I b ) 2
设AO、BO两臂的 信号源的正负极性如图 7.4.4（a）所示，称之 为同相源，则此时电流
I a、 I b 为正。
图7.4.4 功率合成网络
7.4.1
Id 0 由于电路对称，所以 I a Ib，则 Ic 2I a 2Ib ，
7.4
２．D端为反相功率合成端。当A、B两端输入等值 反相功率时，D端负载 RD上获得两输入功率的合成，而C端 负载 RC 上无功率输出。
３．当C端和D端的负载RD、 RC 间满足特定关系时，
A、B两输入端彼此隔离。即任一端功率放大器的工作状 态变化或损坏时，不会影响另一端功率放大器的工作状 态，并维持其原输出功率。
教科版物理必修二 第四章第2节-功率(共18张PPT)
已知：P额=60000W、m=5000kg、f=0.1mg=5000N
（1）汽车保持额定功率从静止启动后能达到的最大速度是多少?
（2）若汽车保持a=0.5ｍ/s2的加速度从静止开始做匀加速运动，这一过程能维持多长时间?
解析：（1）P额 Fvm
vm
P额 F
P额 f
60000 5000
f
v F 设 f 恒定
（4） F f ma F a
a 0 Fmin f
2.汽车以恒定的加速度a启动 （1）F f ma a 恒定 F 恒定
vm
P额 Fmin
P额 f
（2）P实 Fv F恒定 v P实
P实 P额
v
vm v1
（3）P额 Fv P额恒定 v F
功率
扬州市新华中学
人
vs
起重机
思考：如何比较物体做功的快慢？
（1）做功一样多，时间短的做功快 （2）时间一样多，做功多的做功快 （3）单位时间内做功多的做功快 ， 即比较W/t 的大小
一、功率的含义
1.定义：力对物体所做的功W与做功所用时间t的 比值叫做功率P义：功率P是表示物体做功快慢的物理量
瞬时功率 P Fvcos（v指瞬时速度的大小）
若力和速度的方向相同，则P=Fvcosα简化为P=Fv
二、功率、力和速度之间的关系
vF
P=Fv
(1)当P一定时，则F与v成反比 (2)当v一定时，则F与P成正比 (3)当F一定时，则P与v成正比
二、功率、力和速度之间的关系
思考：汽车从车站开出，总要有一段 加速运动，试问能否让汽车一直保持 加速运动，使汽车的速度无限增大呢？ 为什么？
键合图理论及其应用
(2)回转器GY(MGY)
回转器用来描述能量 传递过程中势变量与流变
e1
m e2 ．．
量的变换关系。
f1
GY f2
回转器的特性方程为：
e2 rf1 rf2 e1
激磁恒定的直流电机可用回转器表示，具有可变激磁电流 的电机可用可调回转器表示。
2.2.3多通口元件
(1)共势结(0-结)
共势结用来连接联系系统有关物 理效用中能来量形式相通、树值相等 的势变量。
2.3 键合图的增广 （1）容性元件的因果关系
容性元件的因果关系有两种。
对于第一种因果关系，其静态关系在非线性情况下可以 写成：
ec(q)c(f(t)d)t
在线性情况下为： e 1 q 1 fdt
C0
C0
其中 C 0 为线性容度参数，由于此种因果关系，流为因，势
为果，故把由于此种因果关系称为容性元件的积分因果关系。
2.3.2 因果关系及标注
因果关系是用画在键的一段并与键垂直的短划线来表示，该 短划线称为因果划。如图（a）所示。
A B
(a)
e f
(b)
A、B两个彼此键结的键合图元。它所表示的因果关系如 图(b)所示，对于键合图元A，势是产生流的原因。而对于键 合图元B，则流是因，势是果。
对于 S e ，流为因，势为果。对于 S f ,流为果，势为因。
因，流为果。因此，因果线应画在I的一 端上。
e
C
q
(b)
p
I
f
(c)
2.2 基本键合图元
(4)势源 S e
势源是有源键合元件，用来描 述环境对系统的势的作用。电路中 的电压源和机械系统中的压力源等 都可以用势源表示。
功率合成和分配39页PPT
功率合成和分配
6、纪律是自由的第一条件。——黑格 尔 7、纪律是集体的面貌，集体的声音， 集体的 动作， 集体的 表情， 集体的 信念。 ——马 卡连柯
8、我们现在必须完全保持党的纪律， 否则一 切都会 陷入污 泥中。 ——马 克思 9、学校没有纪律便如磨坊没有水。— —夸美 纽， 倔强而 有原则 ，热情 而不冲 动，乐 观而不 盲目。 ——马 克思
1、最灵繁的人也看不见自己的背脊。——非洲 2、最困难的事情就是认识自己。——希腊 3、有勇气承担命运这才是英雄好汉。——黑塞 4、与肝胆人共事，无字句处读书。——周恩来 5、阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根
6、纪律是自由的第一条件。——黑格 尔 7、纪律是集体的面貌，集体的声音， 集体的 动作， 集体的 表情， 集体的 信念。 ——马 卡连柯
8、我们现在必须完全保持党的纪律， 否则一 切都会 陷入污 泥中。 ——马 克思 9、学校没有纪律便如磨坊没有水。— —夸美 纽， 倔强而 有原则 ，热情 而不冲 动，乐 观而不 盲目。 ——马 克思
1、最灵繁的人也看不见自己的背脊。——非洲 2、最困难的事情就是认识自己。——希腊 3、有勇气承担命运这才是英雄好汉。——黑塞 4、与肝胆人共事，无字句处读书。——周恩来 5、阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根
新人教版中学物理必修二 7.3 功率(共8张PPT)
•
THE END 17、一个人如果不到最高峰，他就没有片刻的安宁，他也就不会感到生命的恬静和光荣。2021/3/162021/3/162021/3/162021/3/16
谢谢观看
。2021年3月16日星期二2021/3/162021/3/162021/3/16
• 15、会当凌绝顶，一览众山小。2021年3月2021/3/162021/3/162021/3/163/16/2021
• 16、如果一个人不知道他要驶向哪头，那么任何风都不是顺风。2021/3/162021/3/16March 16, 2021
• 10、人的志向通常和他们的能力成正比例。2021/3/162021/3/162021/3/163/16/2021 5:07:15 PM • 11、夫学须志也，才须学也，非学无以广才，非志无以成学。2021/3/162021/3/162021/3/16Mar-2116-Mar-21 • 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。2021/3/162021/3/162021/3/16Tuesday, March 16, 2021 • 13、志不立，天下无可成之事。2021/3/162021/3/162021/3/162021/3/163/16/2021
W
t
该式一般用于求平均功率
3、计算式：P = F vcosα
该式用于求瞬时功率、平均功率 4、单位：在国际单位制中 瓦特 W
• 9、春去春又回，新桃换旧符。在那桃花盛开的地方，在这醉人芬芳的季节，愿你生活像春天一样阳光，心情像桃花一样美丽，日子像桃子一样甜蜜。 2021/3/162021/3/16Tuesday, March 16, 2021
观察与思考
汽车以额定功率在平直公路行驶时，若前方遇 到了一段较陡的上坡路段，汽车司机要做好什 么调整，才能确保汽车驶到坡顶？为什么？
人教版高中物理必修二功率(25张PPT含视频)-PPT优秀课件
力做的功为W1和W2，拉力做功的功率是P1和P2，则
( B)
A. W1=W2，P1=P2
B. W1=W2，P1＞P2
C. W1＞W2，P1＞P2 D. W1＞W2，P1=P2
人教版高中物理必修二 7.3功率（共25张PPT含视频）【PPT优秀 课件】 -精美 版
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学以致用：
变速自行车
人教版高中物理必修二 7.3功率（共25张PPT含视频）【PPT优秀 课件】 -精美 版
四、功率与速度
汽车在行驶的过程中，发动机的最大功率 等于额定功率。
P=F v
v
人教版高中物理必修二 7.3功率（共25张PPT含视频）【PPT优秀 课件】 -精美 版
汽 车 功 率
汽汽 车车 的的 牵瞬 引时
人教版高中物理必修二 7.3功率（共25张PPT含视频）【PPT优秀 课件】 -精美 版
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谢谢，再见！
人教版高中物理必修二 7.3功率（共25张PPT含视频）【PPT优秀 课件】 -精美 版
注意：汽车的功率就是汽车牵引力的功率
人教版高中物理必修二 7.3功率（共25张PPT含视频）【PPT优秀 课件】 -精美 版
小结
1.物理意义:表示物体做功快慢的物理量。 2.定义:功与做功所用时间之比叫做功率。
做功 3.功率的表达式：功率＝ 时间 4.公式：
5.单位：
6.功率与速度的关系：P=F v
反思：这说明了什么问题？
例 某型号汽车发动机的额定功率为60kW,在水平 人教版高中物理必修二 7.3功率（共25张PPT含视频）【PPT优秀课件】-精美版
( B)
A. W1=W2，P1=P2
B. W1=W2，P1＞P2
C. W1＞W2，P1＞P2 D. W1＞W2，P1=P2
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学以致用：
变速自行车
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四、功率与速度
汽车在行驶的过程中，发动机的最大功率 等于额定功率。
P=F v
v
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汽 车 功 率
汽汽 车车 的的 牵瞬 引时
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谢谢，再见！
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注意：汽车的功率就是汽车牵引力的功率
人教版高中物理必修二 7.3功率（共25张PPT含视频）【PPT优秀 课件】 -精美 版
小结
1.物理意义:表示物体做功快慢的物理量。 2.定义:功与做功所用时间之比叫做功率。
做功 3.功率的表达式：功率＝ 时间 4.公式：
5.单位：
6.功率与速度的关系：P=F v
反思：这说明了什么问题？
例 某型号汽车发动机的额定功率为60kW,在水平 人教版高中物理必修二 7.3功率（共25张PPT含视频）【PPT优秀课件】-精美版
人教版物理高中必修二《功率》课件(共13张PPT)
13、He who seize the right moment, is the right man.谁把握机遇，谁就心想事成。2021/8/252021/8/252021/8/252021/8/258/25/2021 14、谁要是自己还没有发展培养和教育好，他就不能发展培养和教育别人。2021年8月25日星期三2021/8/252021/8/252021/8/25 15、一年之计，莫如树谷；十年之计，莫如树木；终身之计，莫如树人。2021年8月2021/8/252021/8/252021/8/258/25/2021 16、教学的目的是培养学生自己学习，自己研究，用自己的头脑来想，用自己的眼睛看，用自己的手来做这种精神。2021/8/252021/8/25August 25, 2021 17、儿童是中心，教育的措施便围绕他们而组织起来。2021/8/252021/8/252021/8/252021/8/25
例 质量为m的木块在水平恒力F作用下 从静止开始沿光滑的水平面运动 t 秒 ,则 力F在t秒内的功率是多少？ 及t秒末力F 的功率是多少?
提示： 解题过程中要注意区分平均功
率与即时功率。
额定功率与实际功率
1.发动机的额定功率，指的是该机器正常工作时 的最大输出功率，也就是机器铭牌上的标称值. 并不是任何时候发动机的功率都等于额定功率.
You have to believe in yourself. That's the secret of success. 人必须相信自己，这是成功的秘诀。
对公式 P=F.v 的讨论
•1 如果作用于物体上的力F为恒力，且物体以速度v匀速运动，则 力对物体做功的功率保持不变。此情况下，任意一段时间内的平 均功率与任一瞬时的瞬时功率都是相同的。
例 质量为m的木块在水平恒力F作用下 从静止开始沿光滑的水平面运动 t 秒 ,则 力F在t秒内的功率是多少？ 及t秒末力F 的功率是多少?
提示： 解题过程中要注意区分平均功
率与即时功率。
额定功率与实际功率
1.发动机的额定功率，指的是该机器正常工作时 的最大输出功率，也就是机器铭牌上的标称值. 并不是任何时候发动机的功率都等于额定功率.
You have to believe in yourself. That's the secret of success. 人必须相信自己，这是成功的秘诀。
对公式 P=F.v 的讨论
•1 如果作用于物体上的力F为恒力，且物体以速度v匀速运动，则 力对物体做功的功率保持不变。此情况下，任意一段时间内的平 均功率与任一瞬时的瞬时功率都是相同的。
功率知识结构图(精)
P Fv cos (F为恒力)
瞬时功率的定义，公式 P W / t |t0
P Fvcos (任何情况)
额定功率、实际功率
机车启动的 两种方式
水平面上的恒定功率启动：过程分析及v—t图象 水平面上的恒定加速度启动：过程分析及v—t图象 汽车在斜面上的两种启动，执教：庄新恭 2013-02-25
功率的含义
物理意义、定义 定义式：P=W/t，各符号的意思，适用于任何情况 单位：1W=1J/s，1kW=1000W 标量（可正、可负、可零），相对性
功率与力、速度 的关系
公式P=Fv的推导，适用于F、v同向的情况 P=Fvcosα的推导，各符号的意思，一般情况 平均功率的定义，公式 P W / t (任何情况)
机械功的计算
摩擦力做功 作用力和反作用 力做功的特点
定义 做功的两个要素 公式：W=Fs·cosα，适用于恒力做功 单位：1J=1N·m 过程量，标量，相对性
恒力做功：W=Fs·cosα=F||·s=F·s|| 图象法 正功、负功、不做功 变力做功： 微元法、图象法、平均力法、转换研究对象法 总功：W总=W1+W2+W3+······+Wn
W总=W合=F合s·cosα
可以做正功/负功/不做功，且与运动路径有关
作用力做功与其反作用力做功无关 一对作用力与反作用力做的总功可能为正功、 负功、等于零
瞬时功率的定义，公式 P W / t |t0
P Fvcos (任何情况)
额定功率、实际功率
机车启动的 两种方式
水平面上的恒定功率启动：过程分析及v—t图象 水平面上的恒定加速度启动：过程分析及v—t图象 汽车在斜面上的两种启动，执教：庄新恭 2013-02-25
功率的含义
物理意义、定义 定义式：P=W/t，各符号的意思，适用于任何情况 单位：1W=1J/s，1kW=1000W 标量（可正、可负、可零），相对性
功率与力、速度 的关系
公式P=Fv的推导，适用于F、v同向的情况 P=Fvcosα的推导，各符号的意思，一般情况 平均功率的定义，公式 P W / t (任何情况)
机械功的计算
摩擦力做功 作用力和反作用 力做功的特点
定义 做功的两个要素 公式：W=Fs·cosα，适用于恒力做功 单位：1J=1N·m 过程量，标量，相对性
恒力做功：W=Fs·cosα=F||·s=F·s|| 图象法 正功、负功、不做功 变力做功： 微元法、图象法、平均力法、转换研究对象法 总功：W总=W1+W2+W3+······+Wn
W总=W合=F合s·cosα
可以做正功/负功/不做功，且与运动路径有关
作用力做功与其反作用力做功无关 一对作用力与反作用力做的总功可能为正功、 负功、等于零
功率合成技术PPT课件
实现功率合成的电路种类很多，一般都由无源元件组成，它们统称为魔T 混合网络。
第1页/共18页
1.4.2 传输线变压器
1.传输线的结构及其特 点
传输线是指连接信号源和负载的两根导线。
Zc：特性阻抗，其值与传输线的结构尺寸及 填充介质有关 。
结构：在高频即信号的波长与等线长度可 以比拟时，两导线上的分布电感和线间的分布 电容的影响不能忽略。所以两线在高磁导体的 磁环并绕几圈就构成传输线。
1. 再由条件：同相输入激励时， ia = ib ，va＝vb，得到 了id＝0，ic＝2ia＝2ib，再由v＝vd＝0，得到va＝vb＝vc。
RL
va ia
vb ib
vc ic 2
2Rc
2. 由条件：反相输入激励时， ia = －ib ，va＝－vb。得到了ic＝0，id＝2ia＝2ib， 由于vc＝ icRc＝ 0，加上v＝vd＝ idRd，有va＝－vb＝vd。
第四节 功率合成技术
•同相功率合成端 •反相功率合成端 •当Rd和Rc之间满足特定关系，A、B两输入端彼此隔 离。 •功率分配功能 当Ra＝Rb时，D输入的信号将均等的分配在Ra和Rb上 且相位相反；C端无功率输出。 当Ra＝Rb时，C输入的信号将均等的分配在Ra和Rb上 且相位相同；D端无功率输出。
Pc PA PB
而且每个功放级得负载为
RL
va ia
vc ic 2
2Rc
第11页/共18页
1.4.3 魔T 混合网络
一、功率合成
讨论：若ia ib va vb
（不等值功率） 同样按同相或反相进行分析
ia
va
Rd 4 Rc Rd Rc
vb
Rd 4 Rc Rd Rc
第1页/共18页
1.4.2 传输线变压器
1.传输线的结构及其特 点
传输线是指连接信号源和负载的两根导线。
Zc：特性阻抗，其值与传输线的结构尺寸及 填充介质有关 。
结构：在高频即信号的波长与等线长度可 以比拟时，两导线上的分布电感和线间的分布 电容的影响不能忽略。所以两线在高磁导体的 磁环并绕几圈就构成传输线。
1. 再由条件：同相输入激励时， ia = ib ，va＝vb，得到 了id＝0，ic＝2ia＝2ib，再由v＝vd＝0，得到va＝vb＝vc。
RL
va ia
vb ib
vc ic 2
2Rc
2. 由条件：反相输入激励时， ia = －ib ，va＝－vb。得到了ic＝0，id＝2ia＝2ib， 由于vc＝ icRc＝ 0，加上v＝vd＝ idRd，有va＝－vb＝vd。
第四节 功率合成技术
•同相功率合成端 •反相功率合成端 •当Rd和Rc之间满足特定关系，A、B两输入端彼此隔 离。 •功率分配功能 当Ra＝Rb时，D输入的信号将均等的分配在Ra和Rb上 且相位相反；C端无功率输出。 当Ra＝Rb时，C输入的信号将均等的分配在Ra和Rb上 且相位相同；D端无功率输出。
Pc PA PB
而且每个功放级得负载为
RL
va ia
vc ic 2
2Rc
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1.4.3 魔T 混合网络
一、功率合成
讨论：若ia ib va vb
（不等值功率） 同样按同相或反相进行分析
ia
va
Rd 4 Rc Rd Rc
vb
Rd 4 Rc Rd Rc
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四、应用实例
一、功率键合图的作用及优点
1 作用： 表示系统中的功率流程。在研究液
压系统的动态特性时，表示系统在各 种作用元（因素）的作用下，功率的 流向、汇集、分配和能量转换等。
2、优点
a 功率键合图对功率流描述上的模块化结构 与系统本身各部分物理结构及各种动态影响 因素之间具有直观而形象的一一对应关系。
有相等的电压值，而输入电流值等于输出
的电流值即在该节点上输入、输出电流的
代数和为零。
p2q2
p1q1
p
p3q3
p2 q2
p1 o p3
q1
q3
p1=p2=p3 q1-q2-q3=0
用o结点表示三通管路
b.1结点－相当于一个串联电路，在该节点上电流相等， 而上流的电压值等于下流的电压值加上该电
路中的电压损耗值，即电压的代数和为零。
<一>从功率键合图推导状态方程 1、确定状态变量和输入变量
功率键合图中，C元、I元有导数或积分关系，故取C 元的流变量f，I元的力变量e作为状态变量。
C作用元：
f
1 c
vdt
p
1 c
qdt
u
1 c
idt
1 X 位移 c
1 V 体积
c
1
Q c
电荷
I作用元：
v
1 I
Fdt
q
1 I
pdt
i
1 I
udt
1 V12 I阀 P12
F11
1 C弹
x12
P2
1 C管
v2
第三步：应用键合图的规则及其变量间的逻辑关系，将 各状态变量的一阶导数（相当于原来的自变量） 推导成储能元功率键上的因变量及输入变量的代 数或函数关系。
P12F12F9 F10F11Ap8 Se F11 A(p6 p7)Se F11Ap2 AR孔q7
b 与系统动态数学模型即状态方程之间又存 在着严格的逻辑上的一致性，可根据系统的 功率键合图有规律地推导出相应的数学模型。
二、功率键合图的构成与符号 1、功率键（Power Bonds)
m、f、p、u
e
w、v、q、I
f
e－effort 力变量
f －flow 流变量
2、键间联系
a. o结点－相当于并联电路中的节点。该 节点周围具
机电系统建模与仿真内容提要0-1
1. 系统建模与仿真概述 2. 模型与建模 3. 仿真及其分类 4. 仿真研究步骤 5. 系统仿真的特点 6. 数字仿真程序
机电系统建模与仿真内容提要0-2
7 .采煤机模化试验—实验模型 8.新型掘进工作面临时支架-建模与仿真 9. 液压支架--建模与仿真 10. 专题讲座-----功率键合图法建模 11.机械液压系统专题讲座（许步勤教授） 12.作业
e R
f
e C
f
e I
f
表 1－1
４、外界输入的功率元
在外界输入的功率中，构成功率的两个参量，往 往其中之一是已知量，另一个则受系统中各因素 的影响而为变量。
a.力源（effort source)
e
力是已知的，用Se表示； Se f
b.流源（flow source) 流是已知的，用Sf表示。
e
Sf
f
5、功率键合图上因果关系及标注规则
a.因果关系
对于外界输给系统的功率，其中往往只知道一个 变量（力变量或流变量），而另一个变量则由系 统中各 因素的共同作用决定其量值。 同理对于系统中的任一作用元来讲，其功率键上 的力变量e和流变量f中，也有一个变量是以自变 量的形式输给该作用元，而另一个变量则是因该 作用元的作用而以因变量的形式反图中功率键合图上两变量因果关系 的原则，是要便于建立起系统的数学模型－状态 方程，以及这种数学模型便于在计算机上求解。
各功率元的因果线标注请参考表1－2、表1－3。
表1－2
表1－3 功率键合图中常见的符号
三、建模与仿真
液压系统的仿真研究首先要建立系统的状态方程，功 率键合图是建模的有力工具。 从功率键合图推导状态方程的步骤： 1、与作用元有关； 2、与键合图中因果线的某些问题有关； 3、与系统中的时变非线性因素及某些软参量有关。
p1
p3
q1
△p=p2
p2 q2
p1 1 p3
q1
q3
p1=p2+p3
用1结点表示带有液阻的管路
q1=q2=q3=q
c. 变换器TF(transformer)
TF是一种能量变换器 用于不同类 型能量之间的转换； 或同类型能量 之间的转换。
表示形式：
e1 f1
TF :m
e2 f2
e1m=e2 f2=f1/m
1 P 动量 I 1 P 动量 I 1 P 动量 I
为了便于建立状态方程，可以取C元和I元功率键上自变量 对时间的积分为状态变量。即取：液体体积V，运动件的 位移X，固体或液体的动量P为状态变量。这些状态变量的 一阶导数即为原来的自变量。
v q x v p f P p
这样，原来C元、I元功率键上两个变量之间的积分关系就 转化为状态变量和原来因变量之间的代数关系。
d. 旋转器GY(gyrator)
当在功率键合图中需要表示感应电动机的 作用时，可以用旋转器。 表示形式：
e1 GY e2 f1 ：m f2
e1m=f2 f1/m=e2
3、作用元
a.阻性元 R－机械摩擦、液阻、电阻； b.容性元 C －弹簧、液容、电容； c.感性元 I －质量、液感、电感。
作用元符号：
机电系统建模与仿真作业
1.举例说明系统建模与仿真的作用和意义. 2.论述系统仿真的类型和特点. 3.以实例说明仿真研究的步骤. 4.结合所学专业,选择课题中的实际机电系统,建立其模
型,并进行仿真研究.
通知
1、2019，2009级硕士研究生 星期日上午9时 在北区教学主楼1703教室上课
2、2019级硕士研究生快速完成作业(用 研究生专用纸），在2019年10月25日 前交给吴娟老师；
1.电系统建模与仿真概述1-1
● 机电系统三大问题：
①已知输入（激励）和系统特性（动态特 性或数学模型）求响应预测问题→仿真；
②已知输入和输出，求系统特性，此为系 统识别问题；
③已知输出和系统特性，求输入，此为载 荷识别问题；
建模与仿真专题讲座 功率键合图
一、作用
二、构成与符号
三、建模与仿真
2、以直动式溢流阀调压系统的功率键合图为例，
说明推导状态方程的步骤
直动式溢流阀的结构图
R泄－泵的泄漏液阻 C管－泵至阀管道的液容 R孔－阻尼孔液阻 R节－调压节流阀液阻 R阀－阀口液阻 I阀－阀芯惯性元 C弹－弹簧柔度
第一步： 画出功率键合图 功率键合图
第二步：写出功率键合图中储能元件上原来的因 变量之间的关系
一、功率键合图的作用及优点
1 作用： 表示系统中的功率流程。在研究液
压系统的动态特性时，表示系统在各 种作用元（因素）的作用下，功率的 流向、汇集、分配和能量转换等。
2、优点
a 功率键合图对功率流描述上的模块化结构 与系统本身各部分物理结构及各种动态影响 因素之间具有直观而形象的一一对应关系。
有相等的电压值，而输入电流值等于输出
的电流值即在该节点上输入、输出电流的
代数和为零。
p2q2
p1q1
p
p3q3
p2 q2
p1 o p3
q1
q3
p1=p2=p3 q1-q2-q3=0
用o结点表示三通管路
b.1结点－相当于一个串联电路，在该节点上电流相等， 而上流的电压值等于下流的电压值加上该电
路中的电压损耗值，即电压的代数和为零。
<一>从功率键合图推导状态方程 1、确定状态变量和输入变量
功率键合图中，C元、I元有导数或积分关系，故取C 元的流变量f，I元的力变量e作为状态变量。
C作用元：
f
1 c
vdt
p
1 c
qdt
u
1 c
idt
1 X 位移 c
1 V 体积
c
1
Q c
电荷
I作用元：
v
1 I
Fdt
q
1 I
pdt
i
1 I
udt
1 V12 I阀 P12
F11
1 C弹
x12
P2
1 C管
v2
第三步：应用键合图的规则及其变量间的逻辑关系，将 各状态变量的一阶导数（相当于原来的自变量） 推导成储能元功率键上的因变量及输入变量的代 数或函数关系。
P12F12F9 F10F11Ap8 Se F11 A(p6 p7)Se F11Ap2 AR孔q7
b 与系统动态数学模型即状态方程之间又存 在着严格的逻辑上的一致性，可根据系统的 功率键合图有规律地推导出相应的数学模型。
二、功率键合图的构成与符号 1、功率键（Power Bonds)
m、f、p、u
e
w、v、q、I
f
e－effort 力变量
f －flow 流变量
2、键间联系
a. o结点－相当于并联电路中的节点。该 节点周围具
机电系统建模与仿真内容提要0-1
1. 系统建模与仿真概述 2. 模型与建模 3. 仿真及其分类 4. 仿真研究步骤 5. 系统仿真的特点 6. 数字仿真程序
机电系统建模与仿真内容提要0-2
7 .采煤机模化试验—实验模型 8.新型掘进工作面临时支架-建模与仿真 9. 液压支架--建模与仿真 10. 专题讲座-----功率键合图法建模 11.机械液压系统专题讲座（许步勤教授） 12.作业
e R
f
e C
f
e I
f
表 1－1
４、外界输入的功率元
在外界输入的功率中，构成功率的两个参量，往 往其中之一是已知量，另一个则受系统中各因素 的影响而为变量。
a.力源（effort source)
e
力是已知的，用Se表示； Se f
b.流源（flow source) 流是已知的，用Sf表示。
e
Sf
f
5、功率键合图上因果关系及标注规则
a.因果关系
对于外界输给系统的功率，其中往往只知道一个 变量（力变量或流变量），而另一个变量则由系 统中各 因素的共同作用决定其量值。 同理对于系统中的任一作用元来讲，其功率键上 的力变量e和流变量f中，也有一个变量是以自变 量的形式输给该作用元，而另一个变量则是因该 作用元的作用而以因变量的形式反图中功率键合图上两变量因果关系 的原则，是要便于建立起系统的数学模型－状态 方程，以及这种数学模型便于在计算机上求解。
各功率元的因果线标注请参考表1－2、表1－3。
表1－2
表1－3 功率键合图中常见的符号
三、建模与仿真
液压系统的仿真研究首先要建立系统的状态方程，功 率键合图是建模的有力工具。 从功率键合图推导状态方程的步骤： 1、与作用元有关； 2、与键合图中因果线的某些问题有关； 3、与系统中的时变非线性因素及某些软参量有关。
p1
p3
q1
△p=p2
p2 q2
p1 1 p3
q1
q3
p1=p2+p3
用1结点表示带有液阻的管路
q1=q2=q3=q
c. 变换器TF(transformer)
TF是一种能量变换器 用于不同类 型能量之间的转换； 或同类型能量 之间的转换。
表示形式：
e1 f1
TF :m
e2 f2
e1m=e2 f2=f1/m
1 P 动量 I 1 P 动量 I 1 P 动量 I
为了便于建立状态方程，可以取C元和I元功率键上自变量 对时间的积分为状态变量。即取：液体体积V，运动件的 位移X，固体或液体的动量P为状态变量。这些状态变量的 一阶导数即为原来的自变量。
v q x v p f P p
这样，原来C元、I元功率键上两个变量之间的积分关系就 转化为状态变量和原来因变量之间的代数关系。
d. 旋转器GY(gyrator)
当在功率键合图中需要表示感应电动机的 作用时，可以用旋转器。 表示形式：
e1 GY e2 f1 ：m f2
e1m=f2 f1/m=e2
3、作用元
a.阻性元 R－机械摩擦、液阻、电阻； b.容性元 C －弹簧、液容、电容； c.感性元 I －质量、液感、电感。
作用元符号：
机电系统建模与仿真作业
1.举例说明系统建模与仿真的作用和意义. 2.论述系统仿真的类型和特点. 3.以实例说明仿真研究的步骤. 4.结合所学专业,选择课题中的实际机电系统,建立其模
型,并进行仿真研究.
通知
1、2019，2009级硕士研究生 星期日上午9时 在北区教学主楼1703教室上课
2、2019级硕士研究生快速完成作业(用 研究生专用纸），在2019年10月25日 前交给吴娟老师；
1.电系统建模与仿真概述1-1
● 机电系统三大问题：
①已知输入（激励）和系统特性（动态特 性或数学模型）求响应预测问题→仿真；
②已知输入和输出，求系统特性，此为系 统识别问题；
③已知输出和系统特性，求输入，此为载 荷识别问题；
建模与仿真专题讲座 功率键合图
一、作用
二、构成与符号
三、建模与仿真
2、以直动式溢流阀调压系统的功率键合图为例，
说明推导状态方程的步骤
直动式溢流阀的结构图
R泄－泵的泄漏液阻 C管－泵至阀管道的液容 R孔－阻尼孔液阻 R节－调压节流阀液阻 R阀－阀口液阻 I阀－阀芯惯性元 C弹－弹簧柔度
第一步： 画出功率键合图 功率键合图
第二步：写出功率键合图中储能元件上原来的因 变量之间的关系