系统仿真与建模(键合图1)

1）阻抗变换器 这种变换器中，输入和输出能量具有相同 的能量范围或类型。通过它可改变阻抗，即 改变键上的势与流之比。
1）类变换器 这种变换器中，输入和输出变量属于不同 的能量范围或类型。如图，联系液压与机械 变量的液压缸，阻抗为势与流之比属于不同 类型，有不同的物理量纲，无法进行比较。
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（2）回转器（GF元件 ） 回转器又称为交叉变换器，其中输入的势 正比于输出的流，以及输出的势正比于输入的 流。 e1=m f1 ; e2=m f1 其中m为回转比（回转模数） e1 m f1=e2 m f2 e1 f1=e2 f2 通过回转器的输入和输出功率是不变的。
二 、键合图的发展极其特点
后来由加利福尼亚大学的D.C.Karnopp教授和 密西根大学的R.C.Rosenberg教授以及瑞士的 J.Thoma教授等人为此理论的发展及应用作了 大量的工作，为多能域全局耦合系统的动力分 析与仿真奠定了基础。现已在美、荷、澳、德、 加拿大等国得到了传播和应用。
二 、键合图的发展极其特点
2.键图表示法的特点
键图可以看作是方块图的一种自然发展，他不仅能表示系统 中元件的信号流向，而且能表明功率流向，以及控制信号的因 果关系。此外，键图表示法中以一定的规则确定因果关系，因 而画出的键图外观形状对同一工程系统基本相同。键图元件之 间的连接线包含有两个变量，故能与真实部件类似地表明返回 效应。 工程系统复杂多样，一个系统不仅涉及一种能量范围，往往 是多种能量范畴的耦合。（如：电液伺服系统包含电、机及液 压等范畴的能量）系统分析方法大都仅适用于一种能量范畴或 特定类型的系统，键合图法则提供了一种能统一处理多种能量 范畴的工程系统的动态分析法。
另外两个变量：位移和动量
在电工学领域，位移这一广义变量指电荷，在液 压领域为容积，在机械领域为位移或转角。
2.键图的基本元件 一通口元件： 通过一个键与系统交换能量的元件。（控制器 和负载，只有一个单独的功率通口，且其通口 处只存在一对势和流变量）
包括：阻性元件（R元件）；惯性元件（I元件 ）；容 性元件（C元件）； 流源（Sf元件）；势源（Se元件）。
在绘制工程系统图时，最初可以用文字表示 子系统
势变量 流变量
不同的学科势变量和流变量不同：
电工学中，势变量和流变量分别为电压和电 流；流体动力工程中分别是压力和容积流量； 力学和机械工程中为力和速度或转矩和转速。
无论哪个学科，统一表示：
势变量用e(t) 表示 流变量用f(t)表示 流入或流出一个通口的功率P0(t)可表示为： P0(t)= e(t) f(t)
（3）调制变换器和调制回转器
势、流、位移和动量
三、键合图基本原理
1.工程通口及键图
（电压、电流）电动机（转矩、角速度） （转矩、角速度）液压泵（油液压力、体积流量） （转矩1、角速度1）传动轴（转矩2、角速度2） 1 1 2 2 1-通口 2-通口 3-通口 子系统 每个通口用一个短线段表示，根据工程系统的各个子系统 间功率传递的实际情况，将各子系统相互连接起来，这样，表 示通口的短线段称为键。利用键将各个子系统连接在一起形成 的图形叫键图。
系统建模与仿真
键合图理论
2011.4.27
一 、工程系统的表示方法
1.文字表示 2.草图或结构简图 3.回路或线路 电压发生器——带串联电阻的理想电压源 液压泵——带泄露损失及机械损失的理想 液压泵 4.图解表示
二 、键合图的发展极其特点
1.键合图的发展史 键合图基本理论是美国麻省理工学院的 H.Paynter 教授在50年代末提出的，是在运用 方块图和信号流图深入研究伺服控制和仿真问 题时，感到这些图形表示存在一些不足，因而 提出了一种崭新的键图表示法，用以研究各个 工程领域的系统动态性能。
（1）阻性元件（R元件，写成
）
（2）惯性元件（I元件，写成
）
（3）容性元件（I元件，写成
C）
（4）势源（Se元件，写成
）
（4）流源（Sf元件，写成 发电机、 定量液压泵、 集中传动轴
）
二通口元件：
二通口元件具有两个键，用以与系统进行能量交换 。认为两个通口是一个输入功率，另一个输出功率。 而且在输入端键上的势和流的乘积总等于输出端的势 和流的乘积。 （1）变换器（TF元件 ） 系统能量通过TF元件变换后，势和流都将发生变化 。但对于理想元件而言，变化前后功率应不变。 变换器在键图上并无区别，但实际上可分为两种类 型：