技术特征：
1.一种阀后压力补偿系统参数灵敏度分析方法，其特征在于，其包括以下步骤：步骤1：构建阀后压力补偿系统的功率键合图模型；根据负载敏感比例多路阀的工作原理和压力补偿阀的功能，基于功率键合图理论，搭建阀后压力补偿系统的功率键合图模型；所述的压力补偿系统包括：泵-主阀节流口模块、主阀节流口-压力补偿阀模块、压力补偿阀-ls管路模块、压力补偿阀-主阀换向模块和主阀换向-负载溢流阀模块五个模块；步骤2：推导阀后压力补偿系统的状态方程；根据步骤1建立的阀后压力补偿系统功率键合图模型，推导系统状态方程，则阀后压力补偿系统状态方程如下式所示：式中：为液压泵至主阀节流口管路压缩的油液体积的一阶导数；为压力补偿阀阀芯动量的一阶导数；为压力补偿阀入口管路压缩的油液体积的一阶导数；为压力补偿阀出口至ls管路受到压缩的油液体积的一阶导数；为压力补偿阀出口至主阀换向管路压缩的油液体积的一阶导数；为主阀出口至负载溢流阀管路压缩的油液体积的一阶导数；s
f
为液压泵恒定输出流量；s
e1
为p
ls
压力；s
e2
为负载溢流阀调定压力；r1为泵的泄漏液阻；r2为主阀芯节流口液阻；r3为压力补偿阀阻尼孔液阻；r4为ls管路液阻；r5为压力补偿阀阀口液阻；r6为主阀换向阀口液阻；r7为主阀出口至负载管路液阻；c1为泵至主阀节流口管路液容；c2为压力补偿阀入口管路液容；c3为压力补偿阀出口至ls管路液容；c4为压力补偿阀出口至主阀换向部分管路液容；c5为主阀出口至负载溢流阀管路液容；f1为压力补偿阀阀芯所受液动力；f2为压力补偿阀阀芯所受摩擦力；i1为压力补偿阀阀芯等效质量；a为压力补偿阀阀芯承压面积；a1为主阀节流口过流面积；a2为压力补偿阀阀口过流面积；a3为压力补偿阀阻尼孔过流面积；a4为主阀换向部分阀口过流面积；p
10
为压力补偿阀阀芯动量；v2为液压泵至主阀节流口管路压缩的油液体积；v
13
为压力补偿阀入口管路压缩的油液体积；v
17
为压力补偿阀出口至ls管路受到压缩的油液体积；v
24
为压力补偿阀出口至主阀换向管路压缩的油液体积；v
28
为主阀出口至负载溢流阀管路压缩的油液体积；c
d
为流量系数；ρ为油液密
度；步骤3：推导阀后压力补偿系统的参数灵敏度微分方程，确定参数灵敏度；步骤31：简化系统的状态方程；由于参数灵敏度微分方程是针对状态方程研究系统参数变化引起的状态矢量变化，获取步骤2求得的系统的状态方程，将其简化成下式所示的形式：式中：为状态矢量导数；x为状态矢量；u为输入矢量；α为参数矢量；t为时间；f表示状态方程的函数关系；步骤32：求解状态方程，确定参数灵敏度微分方程；状态方程的解为：式中：x
n
(t)表示t时状态方程第n个状态变量的解；α
n
表示第n个状态变量的参数变量；n的取值为1,2,3
…
,d，表明该状态方程共有d个解；表示状态变量的解与参数矢量和时间之间的函数关系；其中，已知稳态液动力和摩擦力对阀动态特性的影响程度较小，主要分析参数矢量α中其余各参数灵敏度，状态矢量x对参数α的灵敏度函数定义为：式中：i的取值为1,2,3
…
,d；λ
i
表示第i个参数矢量灵敏度；α
i
表示第i个参数变量；状态矢量x是关于输入矢量u与参数矢量α的函数，在u与α相互独立的情况下，在状态方程的等式两边同时对参数α求偏导，可得：得：由于u与α相互独立，则可得：则可得：最终得到系统参数灵敏度微分方程如下式所示：式中：表示第i个参数矢量灵敏度的第n个灵敏度导数；表示第i个参数矢量灵敏度的第n个灵敏度；为系统的系数项矩阵，为系统的自由项矩阵；步骤33：确定阀后压力补偿系统的参数灵敏度；
一阶轨迹参数灵敏度函数的初始条件为：式中：表示第i个参数矢量灵敏度的初值；x0表示状态矢量x的初值；初始时刻，阀后压力补偿系统状态矢量x的初值x0＝0，根据式可知：根据步骤32计算得到的一阶轨迹灵敏度微分方程，将一阶轨迹灵敏度函数初值代入，即可确定阀后压力补偿系统参数灵敏度。2.根据权利要求1所述的阀后压力补偿系统参数灵敏度分析方法，其特征在于，所述步骤1中的阀后压力补偿系统具体包括以下五个模块；所述的泵-主阀节流口模块：根据功率键合图基本原理及规则，分析高负载联泵至主阀节流口部分的动态过程中的功率流程；恒流源代表负载所需要的流量，输出的液流功率在相同压力下分为三条支流：泵泄露的损失功率，其泄漏液阻为r1、泵至主阀管路油液压缩的损失功率，其管道液容为c1、其余流向主阀节流口；流向主阀节流口输出的功率在相同流量情况下分为两条支流：主阀节流口的损失功率，其主阀节流口液阻为r2、其余流向压力补偿阀；所述的主阀节流口-压力补偿阀模块：根据功率键合图基本原理及规则，分析高负载联主阀口至压力补偿阀的动态过程中的功率流程；流向压力补偿阀输出的功率由于压力补偿阀开启需进行液压能与机械能转换，输出的功率可以分为四个支流：压力补偿阀阀芯所受液动力为f1、压力补偿阀阀芯所受惯性力，阀芯等效质量为i、压力补偿阀阀芯所受摩擦力为f2、其余机械能再次转化成液压能；压力补偿阀阀芯开启后，输入的功率流可以分为三个支流：压力补偿阀入口管路油液压缩的损失功率，管道液容为c2、流向压力补偿阀阻尼孔、流向压力补偿阀阀口；所述的压力补偿阀-ls管路模块：根据功率键合图基本原理及规则，分析高负载联压力补偿阀至ls管路的动态过程中的功率流程；流经压力补偿阀入口输出的一部分功率可以分为两个支流：阻尼孔损失的功率，阻尼孔液阻为r3、其余流向ls管路；流向ls管路的功率可以分为两个支流：阻尼孔至ls口管路油液压缩的损失功率，管路液容为c3、其余流向ls口；流向ls口的功率可以分为两个支流：ls管路的损失功率，ls管路液阻为r4、ls口压力s
e1
；所述的压力补偿阀-主阀换向模块：根据功率键合图基本原理及规则，分析高负载联压力补偿阀至主阀换向部分的动态过程中的功率流程；流经压力补偿阀入口输出的一部分功率可以分为两个支流：压力补偿阀阀口的损失功率，压力补偿阀阀口液阻为r5、其余流向主阀换向部分管路；流向主阀换向部分管路的功率可以分为两个支流：压力补偿阀阀口至主阀换向管路油液压缩损失的功率，管路液容为c4、其余流向主阀阀口；所述的主阀换向-负载溢流阀模块：根据功率键合图基本原理及规则，分析高负载联主阀至负载溢流阀的动态过程中的功率流程；流向主阀阀口的功率可以分为两个支流：主阀阀口的损失功率，主阀口液阻为r6、其余流向负载管路；流向负载管路的功率可以分为两个支流：主阀阀口至负载管路油液压缩的损失功率，管路液容为c5、其余流向负载；流向负载的功率可以分为两个支流：主阀阀口至负载管路的损失功率，管路液阻为r7、负载压力s
e2
；
式中：p6为功率键合图中第6个功率键上的力变量；p7为功率键合图中第7个功率键上的力变量；q6为功率键合图中第6个功率键上的流变量；q7为功率键合图中第7个功率键上的流变量；阀后压力补偿系统功率键合图共势结，即0结，上力变量与力变量、流变量与流变量的关系如下：p1＝p2＝p3＝p4q1＝q2+q3+q4式中：p1为功率键合图中第1个功率键上的力变量；p2为功率键合图中第2个功率键上的力变量；p3为功率键合图中第3个功率键上的力变量；p4为功率键合图中第4个功率键上的力变量；q1为功率键合图中第1个功率键上的流变量；q2为功率键合图中第2个功率键上的流变量；q3为功率键合图中第3个功率键上的流变量；q4为功率键合图中第4个功率键上的流变量；阀后压力补偿系统功率键合图共流结，即1结，上力变量与力变量、流变量与流变量的关系如下：q4＝q5＝q6p4＝p5+p6式中：q4为功率键合图中第4个功率键上的流变量；q5为功率键合图中第5个功率键上的流变量；q6为功率键合图中第6个功率键上的流变量；p4为功率键合图中第4个功率键上的力变量；p5为功率键合图中第5个功率键上的力变量；p6为功率键合图中第6个功率键上的力变量；根据功率键合图中各变量之间的映射关系及0-1节点的意义，即可推导得到状态方程。4.根据权利要求1所述的阀后压力补偿系统参数灵敏度分析方法，其特征在于，所述步骤31中的状态矢量、输入矢量、参数矢量具体如下所示：所述的状态矢量具体包括内容如下式所示：x＝[x1,x2,x3,x4,x5,x6]
t
＝[v2,p
10
,v
13
,v
17
,v
24
,v
28
]
t
式中：x1,x2,
…
x6分别表示第1、2
…
6个状态变量；所述的输入矢量具体包括内容如下式所示：u＝[u1,u2,u3]
t
＝[s
f
,s
e1
,s
e2
]
t
式中：u1,u2,u3分别表示第1、2、3个输入变量；所述的参数矢量具体包括内容如下式所示：α＝[α1,α2,α3,α4,α5,α6,α7,α8,α9,α
10
,α
11
,α
12
,α
13
,α
14
]
t
＝[r
1-1
,r
4-1
,r
7-1
,a,a
1-1
,a2,a3,a4,i
1-1
,c
1-1
,c
2-1
,c
3-1
,c
4-1
,c
5-1
]
t
式中：α1,α2,
…
α
14
分别表示第1、2
…
14个参数变量。5.根据权利要求1所述的阀后压力补偿系统参数灵敏度分析方法，其特征在于，所述步骤32中的一阶轨迹灵敏度方程的系数项矩阵如下所示：
式中：a
11
,
…
a
66
分别表示一阶轨迹灵敏度方程的系数项矩阵的36个元素；所述系数矩阵中各元素如下所示：元素如下所示：元素如下所示：元素如下所示：元素如下所示：元素如下所示：6.根据权利要求1所述的阀后压力补偿系统参数灵敏度分析方法，其特征在于，所述步骤32所述一阶轨迹灵敏度方程的自由项矩阵如下所示：
式中：b
1,1
,
…
b
6,14
分别表示一阶轨迹灵敏度方程的自由项矩阵的84个元素；所述自由项矩阵中各元素如下式所示：所述自由项矩阵中各元素如下式所示：所述自由项矩阵中各元素如下式所示：所述自由项矩阵中各元素如下式所示：所述自由项矩阵中各元素如下式所示：所述自由项矩阵中各元素如下式所示：所述自由项矩阵中各元素如下式所示：所述自由项矩阵中各元素如下式所示：所述自由项矩阵中各元素如下式所示：所述自由项矩阵中各元素如下式所示：
技术总结
本发明公开一种阀后压力补偿系统参数灵敏度分析方法，其包括以下步骤，步骤一：构建阀后压力补偿系统的功率键合图模型；步骤二：推导阀后压力补偿系统的状态方程；步骤三：推导阀后压力补偿系统的参数灵敏度微分方程，确定参数灵敏度。本发明提出一种阀后压力补偿系统参数灵敏度分析方法，该方法基于功率键合图理论建立阀后压力补偿系统数学模型，以解决阀后压力补偿系统的灵敏度分析问题，目的在于提供一种针对阀后压力补偿系统的参数灵敏度分析方法，为分析压力补偿阀中影响负载敏感比例多路阀动态特性的关键参数以及为优化负载敏感比例多路阀动态特性和压力补偿阀设计参数奠定研究基础和理论依据。定研究基础和理论依据。定研究基础和理论依据。
技术研发人员：张晋 齐叶叶 雷丙旺 雷鹏 米晓明 黄金辉
受保护的技术使用者：内蒙古北方重工业集团有限公司
技术研发日：2022.01.07
技术公布日：2022/4/26