交流液压系统是利用液体在管道中的往复运动或压力波来传递功率和信号的，分为脉动液压系统和驻波液压系统。驻波液压系统只能传递信号而不能用于传递较大功率，因此，通常意义上的交流液压系统实际上指的是脉动液压系统。交流液压系统根据传输管道数分为单相、双相和三相交流液压系统。本文以单相往复式交流液压系统为例，利用SIM ULINK软件包对其动态特性进行仿真分析。

　　1交流液压系统工作原理往复式交流液压系统原理。该系统主要由曲柄连杆机构、输入液压缸、输出液压缸、负载等组成。

　　曲柄连杆机构由调速电机带动以满足其调速要求。曲柄连杆机构1转动带动输入液压缸2运动，管路中充有一定压力p 0的油液，油液在管路中不循环，只是在平衡位置作振动流动，从而把功率传输到输出液压缸3，输出活塞再带动负载4运动，弹簧5带动负载回程。

　　2数学模型的建立交流液压系统是一个比较复杂的多变量系统，系统的各个环节对系统的振动特性都有不同的影响。在系统建模时，必须考虑各环节的特性和它们的相互关系，并且作如下假设：电机调速时，认为输出转速为一常量，电动机的内特性和动特性忽略不计；忽略系统液压油的泄漏；工作油液的密度、黏度和体积弹性模量为常数。

　　2. 1系统的功率键合图功率键合图用于表示系统中的功率流程。在动态过程中，表示功率的流向、汇集、分配和能量转换等情况。

　　功率键用一直线段e f表示，半箭头表示功率流向， e和f构成功率流的两个变量， e为力变量， f为流变量， e和f只是通用符号。在具体的机械、液压和电气系统中，分别以机械作用力F和速度v、液体压力p和流量q、电压e和电流i表示。为了区别不同功率键上的同类不同变量，可以附下标，如p 1、q 1， p 2、q 2或F 1、v 1等，对于较复杂的系统，为避免符号太多，在功率键上只注明下标，而省略变量本身的符号。

　　根据功率键合图的构成及系统因果关系，可以画出交流液压系统的功率键合图（图中省略了变量本身的符号）。

　　MT F为可调功率变换器，模数为f （ ） ：f （ ） = R（ sin - R 2L sin2 ）。

　　式中： R??曲柄半径， m；L??连杆长度， m；??曲柄转角， rad， = t，其中为曲柄角速度。

　　除此之外，中， S为流源，为一常数； TF为能量变换器， 1/ A 1、A 2为变换器模数； C l1为输入端液压缸液容； C l2为输出端液压缸液容， C l2 = C l1 = C l； R l为管道液阻； I l为液感； C k为弹簧柔度； R f为黏性阻尼系数； I m为负载质量。

　　2. 2系统的数学模型在功率键合图中，容性元为液容C l1和C l2，其功率键上的自变量（流变量）分别为流量q 9和q 4；惯性元为负载质量I m和液感I l，其功率键上的自变量（力变量）为作用力F 14和压力p 6，惯性元I m上的因变量（流变量）为负载速度v 14。取q 4、q 9、F 14、v 14和p 6对于时间的积分，即液体体积V 4、V 9，动量P 14、P 6，位移x 14为状态变量。

　　根据功率键合图，直接推导出系统的状态方程如下：P 14 = F 14 = V 9 C l A 2 - 1 C k x 14 - P 14 I m R f - p 0 A 2 x 14 = v 14 = P 14 I m V 9 = q 9 = 1 I l P 6 - P 14 I m A 2 P 6 = p 6 = 1 C l V 4 - R l I l P 6 - 1 C l V 9 V 4 = q 4 = A 1 v 0 - 1 I l P 6。

　　式中： P 14、P 6??动量状态变量随时间的变化率；V 4、V 9??体积状态变量随时间的变化率；x 14??位移状态变量随时间的变化率；A 1??输入端活塞面积， m 2；A 2??输出端活塞面积， m 2， A 2 = A 1；v 0??输入端活塞速度， v 0 = ？f （ ） ；p 0??系统的初始压力， Pa.相关参数的确定。

　　模型窗口中依据以上已建立的数学模型建立系统的仿真模型。为了使模型简便，可采用子系统封装技术，将曲柄连杆机构和执行系统分别封装成子系统，然后再连成一个整体。

　　仿真模型。对于仿真结果的输出，采用Scope输出模块。曲柄连杆机构和执行机构的仿真模型（即Subsystem1和Subsystem）。

　　4仿真结果与分析仿真模型建立后就可以对系统进行动态仿真。在仿真之前，首先要定义仿真参数并选择求解方法。本例选用ode45（四阶龙格-库塔法） ，并采用自适应变步长求解方法。设定工况为p 0 = 5×10 5 Pa，仿真时间为2s.对仿真结果采用Scope模块输出，、7、8分别为输出位移、输出压力以及速度的响应曲线。

　　可见，在5×10 5 Pa工况情况下，输出压力波形和位移的周期变化相同，这也表明振动机构的位移基本上也是按简谐规律变化的，其振动幅值随频率的变化而变化。该交流液压系统可作为比较理想的简谐振动源。