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可拓物元模型用于液压系统的研究

【摘要】 本文通过分析液压元件和液压系统，介绍了一种应用可拓理论中的物元理论设计液压元件和组建液压系统的方法。由于任何液压元件都具有三个性能特点：输入、输出与本征特性，所以液压元件可以看成为一个物元。任何液压系统都是通过液压元件之间的相互作用而将一种能量转换成另一种能量的装置。一个液压元件不仅只是一个特定类型的液压元件，也是液压系统的一部分。本文创建了液压系统的物元与关系元模型，它是由三个部分组成：原型液压元件，用物元与关系元描述的液压元件，用物元与关系元描述的液压系统。因此，液压系统是由具有向外输入/输出需要和具有内部功能信息部件的可拓物元系统组成的。液压系统的可拓物元模型统中是由性能特征，液压元件的外部接口以及功率键合图相结合组成得到的。对应用于液压系统的可拓物元模型的研究可以提供一种描述和研究液压系统和液压系统动态模型的方法，这对设计自动化液压系统具有非常重大的意义。
关键词：功能键合图，液压系统，物元，可拓学，原型
一 引言
液压系统是一个用于控制负载位置和速度，利用液体的压力进行从原动件到工作机构的能量传递[1]，具有液压元件和控制功能的液压回路组成的系统[2]。
1983年，蔡文教授[3]创立了用于解决不相容问题的可拓学说，它标志着可拓学的诞生。可拓学通过采用形式化工具，如定性和定量分析，用于研究解决矛盾问题的规律和方法。可拓论的三个支柱是基元理论、可拓集合理论和可拓逻辑。可拓学是一个新兴学科，目前它已应用到许多领域，如：经济，管理，控制，人工智能等[4][5][6]。本文初步采用物元理论提供的一种在整体方式上分析事物的形式化语言来描述液压系统的功能和特征。
任何液压元件都具有其性能特性，液压元件的物元模型由其性能特性组成，而其性能特性的好坏由设计和制造过程决定。液压系统的可拓模型由性能特性和液压元件构成，液压系统是一个进行能量转换和传递的系统[7][8]。通常情况下，能量来至于动力源，如电源供应，柴油发动机，飞机发动机等，并逐步转换和传递为机械能用于驱动负载。能量流建模，特别是其扩展功率键合图为设计者提供了具有动态建模过程的动力控制系统，这在设计系统环境中是非常基础和有用的[1]。本文给出了一个综合了性能特性，液压元件外部接口和功率键合图的研究方法。