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基于键合图的鲁棒故障诊断及容错控制 预览
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作者 王芳 帕孜来·马合木提 张宝伟 《电测与仪表》 北大核心 2019年第3期124-128,共5页
研究了一种基于键合图(BG)建模的混杂系统鲁棒诊断和容错控制算法。在BG理论的基础上,针对混杂系统存在参数不确定性问题。首先,设计了系统鲁棒诊断观测器,将线性分式变化的键合图(BG-LFT)和比例积分(PI)观测器结合实现鲁棒故障诊断和... 研究了一种基于键合图(BG)建模的混杂系统鲁棒诊断和容错控制算法。在BG理论的基础上,针对混杂系统存在参数不确定性问题。首先,设计了系统鲁棒诊断观测器,将线性分式变化的键合图(BG-LFT)和比例积分(PI)观测器结合实现鲁棒故障诊断和故障估计。该观测器能实时跟踪系统变量的动态行为,有效降低误报率和漏报率,改善检测效果。然后,提出基于状态及故障估计的主动容错控制算法(AFTC),保证系统发生故障时仍能稳定运行。最后,通过仿真验证了该方法的有效性和可行性。 展开更多
关键词 合图 鲁棒诊断观测器 自适应阈值 主动容错控制
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基于解析冗余关系理论的电力电子电路健康预测 预览
2
作者 布左拉·达吾提 帕孜来·马合木提 刘文红 《科学技术与工程》 北大核心 2019年第13期139-145,共7页
讨论了电力电子电路中元器件级的健康预测。元器件级的剩余使用寿命是通过反推残差信号方法得到的。首先利用键合图建立系统的动态模型,得到全局解析冗余关系,通过故障特征矩阵进行故障检测与隔离;然后与元器件的退化模型相结合的方法,... 讨论了电力电子电路中元器件级的健康预测。元器件级的剩余使用寿命是通过反推残差信号方法得到的。首先利用键合图建立系统的动态模型,得到全局解析冗余关系,通过故障特征矩阵进行故障检测与隔离;然后与元器件的退化模型相结合的方法,得到元器件相对应的残差退化曲线,从而获得元器件退化过程数据样本。根据元器件的等效电阻与残差的退化关系,结合故障阈值与失效值和极限学习机(extreme learning machine,ELM)算法可计算出元器件级的剩余使用时间。最后将该方法应用于典型电力电子电路Buck电路中,在20-sim软件和Matlab仿真环境中进行联合仿真,验证了此方法的有效性。 展开更多
关键词 剩余使用寿命 合图 全局解析冗余关系 退化模型
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基于键合图模型的SHA/EMA余度系统的故障诊断
3
作者 刘宏飞 于黎明 +2 位作者 张柱 阎旭栋 韩旭东 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期760-768,共9页
针对液压伺服作动器(SHA)和机电作动器(EMA)组合的余度系统中故障模式复杂的问题,采用基于键合图模型的故障诊断方法,可以诊断出系统中多种参数故障。首先建立SHA/EMA余度系统的行为模型,然后根据因果关系倒置法转换成诊断键合图模型,... 针对液压伺服作动器(SHA)和机电作动器(EMA)组合的余度系统中故障模式复杂的问题,采用基于键合图模型的故障诊断方法,可以诊断出系统中多种参数故障。首先建立SHA/EMA余度系统的行为模型,然后根据因果关系倒置法转换成诊断键合图模型,进而推导出计算残差的解析冗余关系式(ARR),并创建故障特征矩阵(FSM)作为故障隔离的依据。联立行为模型和诊断模型对可隔离故障进行诊断,并通过ARR估计故障参数以诊断不可隔离故障。选取典型故障进行仿真验证,结果表明可隔离故障和不可隔离故障均被成功隔离,验证了所提方法对SHA/EMA余度系统的故障诊断是有效可行的。 展开更多
关键词 余度系统 合图 故障诊断 解析冗余关系式(ARR) 故障特征矩阵
关于柴油机热力系统故障优化预测仿真 预览
4
作者 黄林 程刚 朱国情 《计算机仿真》 北大核心 2019年第3期426-431,共6页
燃油系统是柴油机最关键的热力系统之一,直接影响到柴油机的燃烧过程。对系统进行故障优化预测需要建立高精度的仿真模型,并对不同故障状态下系统的性能参数变化进行准确判断,从而为热力系统的优化以及故障诊断提供参考。柴油机燃油系... 燃油系统是柴油机最关键的热力系统之一,直接影响到柴油机的燃烧过程。对系统进行故障优化预测需要建立高精度的仿真模型,并对不同故障状态下系统的性能参数变化进行准确判断,从而为热力系统的优化以及故障诊断提供参考。柴油机燃油系统管路复杂,结构型式多样,各种参数之间相互作用和影响,建模难度较大。针对燃油热力系统的建模问题,提出了基于键合图理论的建模与故障仿真方法。从基本物理规律出发,分别对系统中的泵、阀和滤器等进行了键合图建模,在Matlab/Simulink平台上建立了系统模型,并研究分析了模型在多种故障状态下燃油系统参数的动态响应。结果表明:基于键合图理论建立的柴油机燃油模型具有较高的精度和实时性,能够反映热力系统的动态工作特性并进行故障优化预测。 展开更多
关键词 燃油系统 合图 故障仿真 动态特性
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基于键合图模型的解析冗余关系法在传感器布局中的应用 预览
5
作者 林友红 《舰船电子工程》 2019年第9期153-156,165共5页
传感器布局对系统的故障诊断特性有非常大的影响。基于键合图理论,提出了一种基于解析冗余关系(ARRs)的传感器布局方法。在分析键合图建模原理的基础上,研究了基于系统键合图模型推导系统ARRs的方法,并利用ARRs提取系统故障特征矩阵(FSM... 传感器布局对系统的故障诊断特性有非常大的影响。基于键合图理论,提出了一种基于解析冗余关系(ARRs)的传感器布局方法。在分析键合图建模原理的基础上,研究了基于系统键合图模型推导系统ARRs的方法,并利用ARRs提取系统故障特征矩阵(FSM)。最后,以两容水箱为例,利用键合图建模优势,建立了两容水箱系统键合图模型,分析系统ARRs,得到系统故障特征矩阵,并推导得到系统所有满足部件故障可诊断性要求的传感器布局方案,该方法具有模型直观、易于获取系统的故障特征等优点。 展开更多
关键词 传感器布局 合图 解析冗余关系 两容水箱
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基于键合图微型电动车电传动系统建模分析 预览
6
作者 韩志嵘 刘洁 《机械设计与制造》 北大核心 2019年第6期173-177,共5页
电驱动控制技术是制约电动汽车发展的关键技术,因而研究电驱动系统具有重要意义。微型电动车是一个集机、电、磁和热等于一体的多能量系统,在分析电传动系统物理模型的基础上,基于既可以前向分析又可以后向分析的键合图理论,建立电动车... 电驱动控制技术是制约电动汽车发展的关键技术,因而研究电驱动系统具有重要意义。微型电动车是一个集机、电、磁和热等于一体的多能量系统,在分析电传动系统物理模型的基础上,基于既可以前向分析又可以后向分析的键合图理论,建立电动车单侧电传动系统的动态模型,对电动汽车进行动力性分析;并通过实车实验验证驱动系统建模、系统参数选取以及监测运动状况等方面的正确性及可行性。分析结果可知:以蓄电池为能源的微型电动车的动力性指标和续驶里程满足设计要求,采用键合图可以对所建模型可做前向和后向仿真分析,这为电动车的设计过程中参数改进、性能预测提供了一种有效的方法,各项技术指标达到了预期目标。 展开更多
关键词 合图 电传动 微型电动车 控制系统 模型 试验
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TBM推进系统键合图建模与动态仿真
7
作者 张寒冰 楫骏 +1 位作者 杨玉虎 王刚 《机械设计》 CSCD 北大核心 2018年第1期7-13,共7页
针对TBM推进系统的机电液耦合特性,为了弥补传统建模方法在多能域建模问题中的诸多不便,采用键合图建模方法建立了TBM推进系统的数学模型,推导了系统的状态空间表达式,并搭建了系统的同步控制模型。利用MATLAB软件对推进系统的同步控制... 针对TBM推进系统的机电液耦合特性,为了弥补传统建模方法在多能域建模问题中的诸多不便,采用键合图建模方法建立了TBM推进系统的数学模型,推导了系统的状态空间表达式,并搭建了系统的同步控制模型。利用MATLAB软件对推进系统的同步控制进行了仿真,通过与试验结果对比验证了数学模型的正确性和可行性。 展开更多
关键词 TBM 合图 动态仿真 电液比例减压阀
基于键合图理论的发动机空气弹簧液压悬置建模及动特性分析 预览
8
作者 侯锁军 刘庆 杨慰 《河南农业大学学报》 CSCD 北大核心 2018年第6期930-934,955共6页
为了研究发动机空气弹簧液压悬置的动态特性,提出了采用基于机电液耦合的键合图理论方法对发动机空气弹簧液压悬置进行建模,模型中考虑了惯性通道内液体的惯性系数,采用该模型对空气弹簧动特性进行了仿真研究。通过仿真和实验对比发现,... 为了研究发动机空气弹簧液压悬置的动态特性,提出了采用基于机电液耦合的键合图理论方法对发动机空气弹簧液压悬置进行建模,模型中考虑了惯性通道内液体的惯性系数,采用该模型对空气弹簧动特性进行了仿真研究。通过仿真和实验对比发现,空气弹簧的动刚度和阻尼角曲线与实验曲线趋势一致,在空气腔关闭时,弹簧悬置表现出大刚度大阻尼特性,动刚度最大值为480N·mm^-1,阻尼角最大值为50°。当空气腔开启时,空气弹簧悬置表现出小刚度小阻尼特性,动刚度最大值为270N·mm^-1,阻尼角最大值22°。 展开更多
关键词 合图 汽车发动机 空气弹簧悬置 建模
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基于符号键合图的多故障诊断方法研究 预览
9
作者 王芳 帕孜来·马合木提 张宝伟 《现代电子技术》 北大核心 2018年第16期140-143,147共5页
基于键合图的解析冗余关系(ARRs)故障诊断法是根据诊断键合图模型的因果关系路径构建系统的ARRs和系统故障特征矩阵(FSM),并利用系统实际观测特征与故障特征的比较进行系统的故障检测和隔离,但FSM只能反映出单故障的可检测性和可隔离性... 基于键合图的解析冗余关系(ARRs)故障诊断法是根据诊断键合图模型的因果关系路径构建系统的ARRs和系统故障特征矩阵(FSM),并利用系统实际观测特征与故障特征的比较进行系统的故障检测和隔离,但FSM只能反映出单故障的可检测性和可隔离性。针对该方法的局限性,提出采用符号有向图和键合图相结合的方法,搭建符号键合图模型,对系统进行多故障诊断。最后以三容水箱为例,以20.sim为实验平台建立仿真模型,验证了基于符号键合图模型在多故障诊断方面的可行性和有效性。 展开更多
关键词 合图 符号有向图 多故障诊断 解析冗余关系 故障特征矩阵 一致性分析
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基于键合图的参数不确定性鲁棒故障诊断 预览
10
作者 彭冬梅 帕孜来·马合木提 《电子技术应用》 2018年第2期131-134,共4页
混杂系统包含有离散子系统和连续子系统,系统中变量转换复杂,参数存在不确定性,导致故障诊断的误报率较高。针对此问题,以单相全桥逆变器为研究对象,提出运用线性分式变换的键合图(Bond Graph in Linear Fractional Transformation,BG-... 混杂系统包含有离散子系统和连续子系统,系统中变量转换复杂,参数存在不确定性,导致故障诊断的误报率较高。针对此问题,以单相全桥逆变器为研究对象,提出运用线性分式变换的键合图(Bond Graph in Linear Fractional Transformation,BG-LFT),建立系统参数不确定性混合诊断键合图(Diagnostic Hybrid Bond Graph,DHBG)模型,并根据模型产生自适应阈值。基于混杂键合图的因果关系和结构特性,从DHBG中导出所有有效模式下的鲁棒解析冗余关系,结合自适应阈值评价残差,实现混杂系统的鲁棒故障诊断。在20-sim中进行建模仿真,仿真结果验证了该方法的有效性。 展开更多
关键词 合图 参数不确定性 线性分式变换 自适应阈值 鲁棒故障诊断
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基于双通道伪键合图的压气机建模与仿真研究 预览
11
作者 黄林 程刚 +1 位作者 许伟 范仕龙 《海军工程大学学报》 北大核心 2018年第1期46-52,共7页
针对压气机系统建模复杂、多能域耦合的特点,首先以规范化的形式统一分析了系统中存在的热功转换、热传递和质量迁移等多种能量作用;然后,以图形化和模块化的方式建立了压气机各部件数学模型,进行了仿真试验并与试验数据进行了对比分析... 针对压气机系统建模复杂、多能域耦合的特点,首先以规范化的形式统一分析了系统中存在的热功转换、热传递和质量迁移等多种能量作用;然后,以图形化和模块化的方式建立了压气机各部件数学模型,进行了仿真试验并与试验数据进行了对比分析,分析结果表明:计算值与试验数据吻合较好,证明了该模型具有较高的精度,能够真实地反映实际对象的稳态和动态工作特性;最后,分析了不同稳压室容积对压气机喘振工况下出口压力振幅和频率的影响。 展开更多
关键词 离心式压气机 合图 性能分析
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基于键合图的空气制动机建模方法研究 预览
12
作者 吴萌岭 祝露 田春 《铁道学报》 CSCD 北大核心 2018年第4期24-30,共7页
为了更好地揭示空气制动机各子系统之间的耦合关系,真实地描述其瞬时离散特性,以120型空气制动机为例,在键合图理论的基础上引入MA(Model Approximation)法建立120型空气制动机的数学模型。分析各子系统的工作原理,运用可控结点和虚拟... 为了更好地揭示空气制动机各子系统之间的耦合关系,真实地描述其瞬时离散特性,以120型空气制动机为例,在键合图理论的基础上引入MA(Model Approximation)法建立120型空气制动机的数学模型。分析各子系统的工作原理,运用可控结点和虚拟元件仿真模拟子系统的离散特性,建立具有统一因果关系的键合图模型;通过分析各子系统之间的相互作用关系,根据功率流传递路径,建立120型空气制动机的键合图模型。以120阀机后起“非常”现象为案例进行仿真分析。结果表明:仿真结果和试验结果吻合,证明建立的模型能够真实反映120型空气制动机的工作特性,为空气制动机的性能评估和优化设计提供了一个新的途径。 展开更多
关键词 轨道 制动系统 合图 120阀 仿真模型
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矿用电动轮车变流系统的键合图建模与控制 预览
13
作者 陈茂林 李毅 《计算技术与自动化》 2018年第4期37-41,共5页
矿用电动轮车的电源由车载大功率柴油发电机组提供,容量有限,运行工况恶劣,负荷波动大,对动力系统运行稳定性和鲁棒性要求较高。用键合图对三相逆变器及LC滤波器进行建模,由键合图模型推导数学控制模型。将LC滤波器的一部分相当于电压源... 矿用电动轮车的电源由车载大功率柴油发电机组提供,容量有限,运行工况恶劣,负荷波动大,对动力系统运行稳定性和鲁棒性要求较高。用键合图对三相逆变器及LC滤波器进行建模,由键合图模型推导数学控制模型。将LC滤波器的一部分相当于电压源,对LC滤波的电容提供的电压进行控制,引入双向键合图,建立逆向键合图模型。针对三相LC滤波器的三相LC相当于电压源,LC为负载,设计谐振控制器。通过改变负载功率的大小而系统的极点的位置基本不发生变化来说明系统的稳定性问题,从而使变流系统达到复杂工况运行的鲁棒性要求。 展开更多
关键词 矿用电动轮车 鲁棒性 合图 谐振控制器 变流系统
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一种并联四足机器人机电耦合多能域系统动力学参数优化设计 预览
14
作者 张彦陟 《装备制造技术》 2018年第11期69-72,共4页
采用平面冗余驱动并联四足机器人为研究对象,并且结合拉格朗日方程和键合图等两种方法,建立该四足机器人的机电耦合多能域系统动力学模型。而且还针对该机构的特点,提出了一种将动力学模型线性化的待定系数法,并且通过该方法,经过严密... 采用平面冗余驱动并联四足机器人为研究对象,并且结合拉格朗日方程和键合图等两种方法,建立该四足机器人的机电耦合多能域系统动力学模型。而且还针对该机构的特点,提出了一种将动力学模型线性化的待定系数法,并且通过该方法,经过严密的数学推导,就得到了机电耦合多能域系统动力学模型的线性化形式,将能很好地避免传统的简化方法得到的动力学模型线性化形式带来的误差。 展开更多
关键词 四足机器人 拉格朗日方程 合图 系统动力学 误差
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基于键合图理论的混杂系统模式观测器设计与故障诊断 预览
15
作者 袁航 帕孜来·马合木提 《科学技术与工程》 北大核心 2018年第10期71-75,共5页
为了实时准确的识别混杂系统的运行模式,以键合图为工具,引用受控结点,搭建系统混杂键合图模型,推导系统全局解析冗余关系,求得系统各模式下的解析冗余关系。将同一模式下的解析冗余关系代数求和,得到系统各模式下唯一的模式特征表达式... 为了实时准确的识别混杂系统的运行模式,以键合图为工具,引用受控结点,搭建系统混杂键合图模型,推导系统全局解析冗余关系,求得系统各模式下的解析冗余关系。将同一模式下的解析冗余关系代数求和,得到系统各模式下唯一的模式特征表达式;并以此设计系统模式观测器。将受控结点状态与其控制信号进行分析,实现受控结点故障诊断。最后利用20-sim软件进行仿真验证。结果表明模式识别与故障诊断方法的有效性和可靠性。 展开更多
关键词 混杂系统 模式观测器 故障诊断 受控结点 合图 20-SIM
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基于键合图双重因果关系的故障检测与隔离
16
作者 金洲 帕孜来·马合木提 《控制工程》 CSCD 北大核心 2018年第7期1256-1261,共6页
控制系统发生故障将会影响其性能,使其控制目标不能实现。故障检测和隔离算法用来研究这些故障。键合图工具用来建立系统模型。在系统键合图模型中加入观测信号和虚拟传感器可以得到系统的诊断键合图模型,研究其结构及因果特性,根据因... 控制系统发生故障将会影响其性能,使其控制目标不能实现。故障检测和隔离算法用来研究这些故障。键合图工具用来建立系统模型。在系统键合图模型中加入观测信号和虚拟传感器可以得到系统的诊断键合图模型,研究其结构及因果特性,根据因果关系倒置法得到系统的解析冗余关系(ARRs),从而建立系统的故障特征矩阵。比较系统的实际观测特征与故障特征从而进行系统的故障检测和隔离。采用双重因果关系法,即在相同ARRs下利用因果倒置法得到不同形式的ARRs,其目的是为了提高故障的隔离能力。将该方法用于双容水箱系统传感器故障的检测和隔离,仿真结果验证了该方法的有效性。 展开更多
关键词 故障检测 故障隔离 合图 双重因果关系 故障特征矩阵
液压伺服系统闭环刚度特性分析与试验研究
17
作者 张立杰 王力航 +2 位作者 李玉昆 贾超 李永泉 《机械工程学报》 CSCD 北大核心 2018年第16期170-177,共8页
以阀控非对称缸系统为研究对象,借助键合图建立系统六阶状态空间模型,基于闭环传递函数对系统进行刚度特性分析,得到液压伺服系统闭环刚度特性的解析表达,研究液压伺服系统闭环刚度特性及其影响因素。提出液压位置伺服系统闭环刚度仅与... 以阀控非对称缸系统为研究对象,借助键合图建立系统六阶状态空间模型,基于闭环传递函数对系统进行刚度特性分析,得到液压伺服系统闭环刚度特性的解析表达,研究液压伺服系统闭环刚度特性及其影响因素。提出液压位置伺服系统闭环刚度仅与供油压力有关,与伺服缸活塞初始位置、比例增益等因素无关,并且负载力与伺服缸活塞位移增量成平方反比关系。开展液压伺服系统闭环刚度试验研究,测试不同供油压力、比例增益以及伺服缸活塞初始位置条件下,伺服缸在外负载力作用下的位移响应过程。试验结果表明,液压位置伺服系统闭环刚度与供油压力显著相关,与比例增益以及伺服缸活塞初始位置无明显关系,并且负载力与伺服缸活塞位移增量近似符合平方反比关系。 展开更多
关键词 电液伺服系统 闭环刚度 阀控非对称缸 合图
基于时间因果图的键合图故障诊断方法研究
18
作者 王俊年 钱瞻 +2 位作者 陈茂林 周兰 王磊 《控制工程》 CSCD 北大核心 2017年第12期2443-2449,共7页
根据键合图模型以及由键合图推导的时间因果图,提出一种推导解析冗余式的方法.该方法以键合图的结点方程为基础,通过时间因果图中因果路径的前向和后向传播方法消除方程中的未知变量,从而在给定传感器的条件下,得到更多不同形式的解析... 根据键合图模型以及由键合图推导的时间因果图,提出一种推导解析冗余式的方法.该方法以键合图的结点方程为基础,通过时间因果图中因果路径的前向和后向传播方法消除方程中的未知变量,从而在给定传感器的条件下,得到更多不同形式的解析冗余式,提高系统故障的可隔离性.实验结果验证了该方法的可行性. 展开更多
关键词 合图 时间因果图 解析冗余式 故障诊断
混合动力汽车动力系统优化建模仿真研究 预览 被引量:7
19
作者 胡均平 冯东昱 李科军 《计算机仿真》 北大核心 2017年第1期143-147,共5页
为优化混合动力汽车动力系统设计,实现节能减排,提供新能源,运用功率键合图法建立了包含发动机、电机、动力耦合机构、超级电容、车身及底盘的混合动力汽车动力系统数学模型。采用发动机最优控制策略,在Simulink软件平的各项性能及... 为优化混合动力汽车动力系统设计,实现节能减排,提供新能源,运用功率键合图法建立了包含发动机、电机、动力耦合机构、超级电容、车身及底盘的混合动力汽车动力系统数学模型。采用发动机最优控制策略,在Simulink软件平的各项性能及动力系统动态特性进行仿真,并有效地提高了仿真的准确性。应用优化模型,仿真了行有关汽车的动力特征参数对整车各性能的影响.为混合动力系统的优化设计提供了理论依据。在平台上建立了包含整车动力系统和整车控制模块的混合动力汽车整车仿真模型,为混合动力汽车设计优化提供了科学依据。 展开更多
关键词 混合动力汽车 合图 动力耦合 行星排特征参数 控制策略
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基于键合图理论的单环路行星传动系统建模与仿真 被引量:1
20
作者 张宝锋 崔亚辉 +2 位作者 张安 刘凯 郭坤 《机械强度》 CSCD 北大核心 2017年第3期629-634,共6页
基于键合图理论,在考虑内外齿轮时变啮合刚度、阻尼和齿面摩擦力的基础上,使用LuGre摩擦模型,建立了NGW型行星齿轮的键合图模型,并在此模型的基础上构建了PX型和XP型单环路行星传动系统的键合图分析模型。使用20sim软件分别对XP型和PX... 基于键合图理论,在考虑内外齿轮时变啮合刚度、阻尼和齿面摩擦力的基础上,使用LuGre摩擦模型,建立了NGW型行星齿轮的键合图模型,并在此模型的基础上构建了PX型和XP型单环路行星传动系统的键合图分析模型。使用20sim软件分别对XP型和PX型两种单环路行星传动系统进行了速度和效率的计算和仿真,其仿真结果表明键合图建模理论与方法可以用于解决单环路行星传动系统非线性动力学问题的分析和求解。 展开更多
关键词 合图 单环路 非线性 20sim 行星传动系统
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