CN102436187A

CN102436187A - 一种基于电动静液作动***的多学科建模方法

Info

Publication number: CN102436187A
Application number: CN2011103819711A
Authority: CN
Inventors: 王少萍; 李凯
Original assignee: Beihang University
Current assignee: Beihang University
Priority date: 2010-11-26
Filing date: 2011-11-25
Publication date: 2012-05-02

Abstract

本发明提出一种基于电动静液作动***的多学科建模方法，首先将电动静液作动***各组成部分按照学科特性划分为电气子***、控制子***、机械子***和液压子***4类，将前两类归为电气控制类，将后两类归为液压机械类，然后分别在MATLAB软件中建立电气控制类模型，在AMESim软件中建立液压机械类模型，最后创建两大类模型之间的接口模块，完成电动静液作动***模型的搭建。本发明选用MATLAB和AMESim分别搭建两类模型，充分发挥两个软件在各自擅长领域内的建模优势，简化了建模的过程，建立了精确的电机驱动及直流无刷电机模型，与使用传统建模方法建立的模型相比，更加准确，更加符合实际***的情况。

Description

一种基于电动静液作动***的多学科建模方法

技术领域

本发明属于复杂产品多学科设计与仿真领域，具体涉及一种基于电动静液作动***的多学科建模方法。

背景技术

液压作动***在现代飞机上被广泛采用，诸如舵机、助力器、变臂器、人感***。发动机与电源***的恒速与恒频调节以及火力***中的雷达与炮塔的跟踪控制等大都采用了液压作动***。但传统的液压作动***具有总重量偏大，受攻击面积大，能量效率不高，可靠性和维护性低等缺点。随着材料技术、电机技术、电力控制技术以及先进制造技术的进步，采用功率电传(PBW，power by wire)的作动***正逐步取代传统的液压作动***。功率电传(PBW)作动***不需要中央液压***和遍布机身的液压管路，因而提高了作动***的可靠性，可维护性。

电动静液作动***(EHA，Electro-Hydrostatic Actuator)作为功率电传作动***中的一种，具有转矩输出大，功率密度高，易于实现模块化等优点，在近些年中得到迅速发展。如图1a，典型的电动静液作动***由以下部分构成：直流无刷电机控制器11、直流无刷电机驱动器12、直流无刷电机2、高速双向定量柱塞泵3、蓄能器4、一对单向阀5、旁通阀6、一对安全阀7、双作用对称液压缸8。电动静液作动***的工作原理是通过直流无刷电机控制器11和直流无刷电机驱动器12调节直流无刷电机2的转速带动高速双向定量柱塞泵3的旋转，从而改变液压***油液流速使双作用对称液压缸8两侧油路产生压力差，从而推动双作用对称液压缸8的运动。由单向阀5和蓄能器4组成的补油回路用来为***补油，使得***的压力不低于回路中蓄能器4的压力，防止油液中产生气隙现象。旁通阀6在***出现异常的时候打开，断开双作用对称液压缸8两腔同高速双向定量柱塞泵3的连接。安全阀7用来防止***内部产生过高的压力。液压管路9作为连接件，将双作用对称液压缸8、单向阀5、蓄能器4、旁通阀6以及高速双向定量柱塞泵3连接到一起。

为了便于对事物进行深入的分析和研究，有必要对该事物进行建模分析。得到事物的模型，就能够从事物运行的机理层面上运用数学的手法对其进行进一步的研究。同理，对电动静液***的进一步研究也需要以其模型的搭建为基础。从电动静液作动***结构中可以看出，电动静液作动***是一个复杂的机电液伺服控制***，由液压、机械、电气、控制等多学科构成，涉及学科复杂，学科间耦合严重，因此对其建模存在困难。目前较常用的针对电动静液作动***的建模方法可分为两类，一种是使用数学手段，建立***的传递函数，这种建模方法在建模过程中使用了简化和线性化的手段，得到的模型与实际***有一定的差距；另一种建模方法是使用单一的建模仿真软件，但单一的建模仿真软件通常是针对某种学科而设计，但电动静液作动***是一个机电液综合的控制***，是一个多学科的综合体，使用针对单一学科或某几个学科的建模仿真软件对其进行建模时，往往在体现某单一学科特点的同时，忽视了其他学科。

此外，直流无刷电机部分是电动静液作动***中重要的控制环节，电动静液作动***的性能水平由该环节制约。在以往的建模过程中，往往将直流无刷电机部分使用通用的电机模型处理，但直流无刷电机同其他电机相比，有其自身的特点，在采用通用的电机模型在建立过程中，忽略了这些特点，因此会使得所建立的电动静液作动***整体模型同实际***相比，产生偏差，造成建模的不准确。

因此，能否建立完整精确的，同时又具有直观简单特点的电动静液作动***模型成为电动静液作动***研究发展的一个关键突破点。

发明内容

本发明的目的是克服使用传统建模方法对电动静液作动***进行建模时存在的缺陷，提供了一种基于电动静液作动***的多学科建模方法。

一种基于电动静液作动***的多学科建模方法，包括以下步骤：

步骤一、将电动静液作动***各组成部分按照学科特性进行划分归为四类：电气子***、液压子***、机械子***和控制子***；

其中，电气子***包括直流无刷电机驱动器、直流无刷电机；液压子***包括高速双向定量泵、单向阀、旁通阀、安全阀、液压管路、蓄能器以及双作用对称液压缸；控制子***包括直流无刷电机控制器及其使用的控制算法；机械子***包括双作用对称液压缸受到的外力；

步骤二、将步骤一中划分的四类根据相互的耦合强弱程度归为两大类：第一类为电气控制类，包括电气子***和控制子***；第二类为液压机械类，包括液压子***和机械子***；

步骤三、在建模软件MATLAB软件中建立电气控制类模型，针对电气子***中的直流无刷电机及其驱动器在MATLAB中建立其精确模型；

步骤四、在建模软件AMESim软件中建立液压机械类模型：

步骤五、创建两大类模型之间的接口模块，完成电动静液作动***模型的搭建；

首先在AMESim中建立用于两大类模型联合和协同的接口模块，然后建立该接口模块同AMESim中建立的液压子***模型的连接，经过AMESim软件编译，在MATLAB软件的Simulink工具中以S函数的形式调用该接口模块，建立该S函数同MATLAB中建立的子***模型的连接。所述的接口模块，它的输入为直流无刷电动机的转速和旁通阀的控制信号，输出为双作用对称液压缸两腔压力以及液压缸作用端的位移。

本发明/实用新型的优点与积极效果在于：

(1)将电动静液作动***按各组成部分的学科特点及相互之间的耦合关系分为两大类，并根据两大类各自的特点，分别选用MATLAB和AMESim软件搭建各自的模型，充分发挥两个软件在各自擅长领域内的建模优势，避免了繁杂的数学推导，简化了模型建立的过程。

(2)针对电动静液作动***中直流无刷电机及其驱动器，建立了其精确模型，该模型可以充分反映直流无刷电机及直流无刷电机驱动器在运行中的特点，使得基于电动静液作动***的多学科建模方法建立的模型与使用传统建模方法建立的模型相比，更加准确，更加符合实际***的情况。

附图说明

图1a是典型的电动静液作动***的结构示意图；

图1是本发明的基于电动静液作动***的多学科建模方法整体流程图；

图2是本发明实施例电动静液作动***各组成部分间信号流及按学科特性分类示意图；

图3是本发明实施例搭建的电气子***中直流无刷电机的霍尔传感器信号处理部分模型示意图；

图4是本发明实施例搭建的电气子***中直流无刷电机电子换相部分模型示意图；

图5是本发明实施例搭建的电气子***中除电子换相外其他部分模型示意图；

图6是本发明实施例中在MATLAB中搭建的电气控制类的模型示意图；

图7是本发明实施例中在AMESim中搭建的液压机械类的模型示意图；

图8a是本发明实施例在AMESim中搭建的接口模块的示意图；

图8b是本发明实施例接口模块在MATLAB中以S函数的形式调用的模型示意图；

图9是本发明实施例传递函数方法搭建的电动静液作动***模型示意图；

图10是使用本发明的建模方法搭建的电动静液作动***模型对给定正弦指令的响应曲线；

图11是使用传递函数方法搭建的电动静液作动***模型对给定正弦指令的响应曲线。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图1所示，本发明的基于电动静液作动***的多学科建模方法的流程如下：

步骤一、将电动静液作动***各组成部分按照学科特性进行划分归类：

按照电动静液作动***各组成部分的学科特性，将直流无刷电机驱动器12、直流无刷电机2划分为电气子***；将高速双向定量柱塞泵3、单向阀5、旁通阀6、安全阀7、液压管路9、蓄能器4以及双作用对称液压缸划8分为液压子***；将直流无刷电机控制器11及其使用的控制算法划分为控制子***；将双作用对称液压缸8受到的外力划分为机械子***。

如图2所示为电动静液作动***各组成部分间信号流及将其按照学科特性划分的四个子***，其中，黑实框中的内容为电动静液作动***的各组成部分，各黑实框之间的箭头表示各组成部分之间的信号流，箭头上的文字表示该信号流的类型，虚线框表示按照学科间关系对电动静液作动***的分类，每一个虚线框的右下角说明该虚线框所表示的子***。

图2中，直流无刷电机控制器11将控制信号传递至直流无刷电机驱动器12，直流无刷电机驱动器12根据该控制信号产生驱动直流无刷电机2工作的电压，使直流无刷电机2转动，输出转速，带动高速双向定量柱塞泵3工作，通过流量在单向阀5、旁通阀6、安全阀7、液压管路9及蓄能器4中传递能量，最终使得双作用对称液压缸8运动，输出位移。在双作用对称液压缸8运动的过程中，会受到外作用力的影响，这些外作用力包括：弹性力，摩擦力和阻尼力。

按照电动静液作动***各组成部分的学科特性，将直流无刷电机驱动器12和直流无刷电机2划分为电气子***；将高速双向定量柱塞泵3、单向阀5、旁通阀6、安全阀7、液压管路9、蓄能器4以及双作用对称液压缸8划分为液压子***；将直流无刷电机控制器11及其使用的控制算法划分为控制子***；将双作动对称液压缸受到的外作用力划分为机械子***。

步骤二、将划分后的电气子***、液压子***、机械子***和控制子***根据相互的耦合强弱程度划分两大类：

第一类为电气控制类，包括电气子***和控制子***，划分依据是电动静液作动***的控制本质上是调节电气子***中直流无刷电机2的转速来实现的，因此控制子***同电气子***的联系更为紧密，所以将这两个子***归为一大类；第二类为液压机械类，包括液压子***和机械子***，划分依据是电动静液作动***的输出形式为双作动对称液压缸8的位移和力，而工作环境中的外力也是通过双作动对称液压缸8作用到整个电动静液作动***中的，因此将机械子***和液压子***归为一类。

步骤三、在建模软件MATLAB软件中建立电气控制类模型，针对电气子***中的直流无刷电机2及直流无刷电机驱动器12在MATLAB中建立其精确模型。

电气控制类模型包括电气子***模型和控制子***模型，其中电气子***模型包括电机驱动器12和直流无刷电机2的模型，控制子***模型指直流无刷电机控制器11的模型。

在MATLAB软件中搭建电机驱动器12和直流无刷电机2的精确模型过程如下：

首先，在MATLAB软件中使用Simulink工具建立直流无刷电机2的电子换相过程模型。电子换相过程模型是直流无刷电机建模中最具关键性的一部分。直流无刷电机2同有刷电机的本质区别是使用电子换相取代了机械换相，其运行的原理是通过控制直流无刷电机2定子绕组中电流的通断，产生旋转的磁场，进而带动具有永磁铁的转子的转动。而定子绕组中电流的通断是通过判断直流无刷电机2的霍尔传感器的信号，根据一定逻辑控制直流无刷电机驱动器12中的功率开关的通断来实现的，这个过程称为电子换相过程。在本实施例中直流无刷电机2的霍尔传感器信号同直流无刷电机驱动器12功率开关的导通关系如表1所示，表1中h_a，h_b，h_c代表霍尔传感器的A，B，C三相信号输出，具有两个状态，1代表高电平输出，0代表低电平输出。直流无刷电机驱动器12通常为三相全控桥方式，具有6个功率开关器件，Q₁～Q₆分别代表上下桥臂的功率器件的开关信号，1为功率器件导通，0为功率器件关断，每两个功率开关控制定子绕组中一相信号。表1中转向代表电机旋转的方向，分为有正转和反转两个方向。

表1本实施例无刷直流电机霍尔传感器信号与直流无刷电机驱动器功率开关导通信号对应关系

以本实施例中直流无刷电机2正转为例，在MATLAB中利用Simulink工具建立电子换相过程模型的方法如下：

第一步、建立霍尔传感器信号同定子绕组中电流的对应关系模型。定子绕组电流的状态有三种：正向，反向和中断，分别用1，-1和0表示，同霍尔传感器信号的对应关系如表2所示。i_a、i_b、i_c分别代表定子绕组中的三相电流。

表2本实施例中霍尔传感器信号同定子绕组中电流的对应关系

h_a	h_b	h_c	i_a	i_b	i_c
						0	0	0	0	0	0
0	0	1	0	-1	+1
						0	1	0	-1	+1	0

0	1	1	-1	0	+1
						1	0	0	+1	0	-1
1	0	1	+1	-1	0
						1	1	0	0	+1	-1
1	1	1	0	0	0

表2中，例如，当h_a为0，h_b为0，h_c为1时，定子绕组电流i_a对应的值为0、i_b对应的值为-1、i_c对应的值为+1，意味此时定子绕组电流i_a的状态为中断，i_b的状态为反向，i_c为正向。

利用根据真值表求代数表达式的方法，根据表2的对应关系，求得三相电流的代数表达式如(1)式：

i_{a} = h_{a} {\overset{&OverBar;}{h}}_{b} - \overset{&OverBar;}{h_{a}} h_{b}

i_{b} = h_{b} {\overset{&OverBar;}{h}}_{c} - \overset{&OverBar;}{h_{b}} h_{c} - - - (1)

i_{c} = h_{c} {\overset{&OverBar;}{h}}_{a} - \overset{&OverBar;}{h_{c}} h_{a}

式(1)中

为霍尔传感器信号h_a、h_b、h_c的逻辑非信号，通过图3中的非逻辑门模块(NOT Logical Operator Blocks)实现，两信号的相与通过图3中的与逻辑门模块(AND Logical Operator Blocks)实现，“-”表示前后两组运算结果做差，通过附图3中算术运算模块(Sum，Add，Subtract，Sum of Elements Blocks)实现，图3中的数据类型转换模块(Data Type Conversion Blocks)保证其前后数据的一致性，多路分配器模块(Demux Blocks)将输入的霍尔传感器信号分为h_a、h_b、h_c三路。

第二步、建立定子绕组电流同直流无刷电机驱动器12功率器件导通信号之间的对应关系模型。二者之间关系如表3所示。

表3定子绕组电流同直流无刷电机驱动器功率开关导通信号对应关系

i_a	i_b	i_c	Q₁	Q₂	Q₃	Q₄	Q₅	Q₆
									0	0	0	0	0	0	0	0	0
0	-1	+1	0	0	0	1	1	0
									-1	+1	0	0	1	1	0	0	0
-1	0	+1	0	1	0	0	1	0
									+1	0	-1	1	0	0	0	0	1
+1	-1	0	1	0	0	1	0	0
									0	+1	-1	0	0	1	0	0	1

以i_a为例说明该对应关系的建模方法，直流无刷电机驱动器的功率器件Q₁和Q₂控制i_a的导通和方向，表3中给出对应关系可以使用“同0相比”模块(Compare To Zero Blocks)来实现，如图3所示。i_b和i_c同功率器件之间的关系模型搭建同样可以按上述方法实现。

第三步，连接第一步和第二步的两部分模型，即完成直流无刷电机电子换相过程模型的搭建。需说明的是，表2和表3的对应关系由所选用的直流无刷电机2决定，针对不同型号直流无刷电机，该对应关系可能不同，但同样可以使用该种建模方法对模型进行搭建。

完成上述直流无刷电机正转过程的电子换相过程模型的搭建后，使用相同方法搭建直流无刷电机转子反转过程的电子换相过程模型。完成两部分模型的搭建后，使用MATLAB软件Simulink工具中的用户自定义模块(Subsystem Blocks)对其进行封装，如图4所示，电机旋转方向信号输入模块输入电机旋转方向的信号abs(ref)给开关模块，并通过开关模块(Switch blocks)判断直流无刷电机转子的旋转方向，根据判断的结果选择使用正转电子换相过程模块clockwise还是反转电子换相过程模块counterclockwise，由霍尔传感器信号输入模块输入霍尔信号Hall signal给正转或反转电子换相过程模块，最后输出给直流无刷电机驱动器功率器件导通信号输出模块Switch pulse。

对图4中的直流无刷电机2电子换相过程模型使用自定义模块(Subsystem Blocks)进行封装，再使用MATLAB软件的Simulink工具模拟电气***(Simpowersystem)库中的元件来搭建不包含电子换相过程模型的直流无刷电机及其驱动部分模型，如图5所示，其中直流无刷电机驱动器使用功率桥模块(Universal Bridge BLocks)搭建，其输入为直流无刷电机电子换相过程模型输出的直流无刷电机驱动器功率器件导通信号与经过电压源模块(Controlled Voltage Source Blocks)转化的直流无刷电机转速指令输入信号，直流无刷电机模型使用永磁同步电机模块(Permanent Magnet Synchronous Machine Blocks)搭建，该模块的输入为功率桥模块输出的三相电流信号以及一个使能信号，使能信号通过阶跃信号模块(Step Blocks)实现；永磁同步电机模块(Permanent Magnet Synchronous MachineBlocks)的输出为霍尔传感器信号以及直流无刷电机的转速信号，其中转速信号需要经过增益模块(Gain Blocks)将弧度变为转速。

同样对图5中所搭建模型进行封装，与封装后图4中的直流无刷电机电子换相部分模型一起完成电动静液作动***的电气控制类模型的搭建。

在MATLAB软件中搭建控制子***模型的过程如下：

图6中，直流无刷电机转速指令给定模块给定的直流无刷电机转速指令信号ReferenceSpeed(rpm)分为两路，一路作为图4模型中的电机旋转方向信号输入模块的输入，一路同图5模型中输出的直流无刷电机转速信号做比较，得到***误差，经过比例积分PI控制算法模块，作为图5模型中的直流无刷电机转速指令信号。图6中绝对值模块将直流无刷电机转速指令信号和转速反馈信号都转换为正值来进行比较。

步骤四、在建模软件AMESim软件中建立液压机械类模型：

在AMESim软件中搭建液压子***和机械子***液压机械类的模型的具体过程如下：

在AMEsim软件中搭建液压机械类的模型，包括为电动静液作动***的液压子***和机械子***模型。在搭建液压子***模型时，高速双向定量泵3模型在搭建时单独考虑自身的内泄漏和外泄漏影响。双作用对称液压缸8模型在搭建时综合考虑液压缸体质量，活塞质量以及活塞同液压缸壁之间间隙和摩擦力的影响，通过使用AMESim软件中分立的元件搭建。在双作用对称液压缸8受外作用力的影响模型在搭建时考虑机械结构受力以及受到空气阻力的情况，在AMESim软件中搭建的液压机械类模型如图7所示。其中，高速双向定量泵3模型、双作用对称液压缸8模型、双作用对称液压缸8受外作用力的影响的模型按照，选用相应的AMESim软件元件库中的元件搭建即可，如图7中所示。

步骤五、创建两大类模型之间的接口模块，完成电动静液作动***模型的搭建：

AMESim软件提供同MATLAB软件Simulink工具的接口(interface)功能。该功能可以通过在AMESim软件中建立一个接口模块，由AEMSim编译生成可以在MATLAB软件Simulink工具使用的S函数模块，来实现对于分别建立在各自软件中的模型之间的联合和协同。

针对在步骤三中建立的两大类模型，在AMESim软件中建立用于两模型联合和协同的接口模块，该接口模块的输出为直流无刷电动机2的转速(motor_rpm)和旁通阀6的控制信号(Value_ctrl_signal)，输入为双作用对称液压缸8两腔压力p1、p2以及双作用对称液压缸8作用端位移输出模块的位移(position)，如图8a所示。建立该接口模块同AMESim中建立的液压子***模型的连接之后，经过AMESim软件编译，可以在MATLAB软件的Simulink工具中以S函数的形式调用该接口模块，如图8b所示，在MATLAB中以S函数的形式调用AMESim编译后的接口模块时，在图8a中该接口模块的输入成为图8b中的输出，即图8a模型中接口模块的输入双作用对称液压缸8两腔压力p1，p2以及作用端位移输出模块的位移(position)成为图8b中以S函数调用接口模块的输出，同理图8a中的接口模块的输出直流无刷电动机2的转速(motor_rpm)和旁通阀6的控制信号(Value_ctrl_signal)，在经AMESim软件编译后，在MATLAB软件中以S函数形式调用时则成为输入，这样就实现了在两个软件中各自搭建的模型之间的信号传递。上述接口模块输入输出接口的转换过程，是由AMESim软件在编译后，在MATLAB软件中以S函数调用该接口模块时自动完成的。建立以S函数形式调用的接口模块同MATLAB中建立的电气控制类***模型的连接，所搭建的电气控制类的模型与液压机械类的模型通过接口模块连接成为一个整体，从而完成了整个电动静液作动***模型的搭建。

实施例

以某一个电动静液作动***为对象，对比使用本发明所提供的建模方法建立的模型和使用如附图9中的传递函数的方法建立的模型的仿真结果，验证本发明所提供方法的可行性和所具有的优点。作为建模对象的电动静液作动***的参数如表2所示。

表2用于建模的电动静液作动***参数

参数	值	单位
			R	0.214	Ω
L	8.528×10^-5	H
			C_M	0.179	(N·m)/(rad·s^-1)
C_e	0.215	V/(rad·s^-1)
			J	1.2×10^-3	(N·m)/(rad·s^-1)
q	1.0×10^-6	m³/rad
			A	1.83×10^-3	m²
E_y	6.68×10⁸	N/m²
			C_st	1.7×10^-14	m³/(s·Pa)
M_t	1.42	Kg
			B_t	7.4×10^-5	Kg·s^-1
K_t	0	N/m
			D_m	2.2×10^-3	(N·m)/(rad·s^-1)

以上述电动静液作动***为对象，分别使用两种方法建立其***模型，所使用的建模软件版本为MATLAB R2008a以及AMESim Rev 8A。

对两个模型输入频率为5Hz，幅值为0.04m的正弦位置信号，使用本发明所使用的建模方法建立的模型得到的双作用对称液压缸输出作用端位置指令和响应曲线如图10所示，使用传递函数方法建立的模型得到的双作用对称缸输出端位置指令和响应曲线如图11所示。

图10的液压缸输出端的位移曲线在波峰处略有畸变，这是因为电动静液作动***液压缸的输出端受到惯性、摩擦力等的影响，加之***本身定量泵的惯性，使得直流无刷电机的负载惯性较大，因此当***需要电机快速调节时，需要一个过渡过程，造成该处波峰处的畸变，符合实际***的情况。而图11的液压缸输出端的***位移曲线与给定位置指令相比，幅值衰减至60％，相位滞后达到了60°，且在波峰处未能反映出电机快速调节时所需过渡过程对整个作动***的影响。

通过对比可以看出，本发明提供的基于电动静液作动***的多学科建模方法对于电动静液作动***建立的模型更加准确，更加符合实际***的情况。

Claims

1.一种基于电动静液作动***的多学科建模方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、分析电动静液作动***的结构组成及信号流，将电动静液作动***各组成部分按照学科特性划分为四类：电气子***、液压子***、机械子***和控制子***；

步骤二、将步骤一中划分的四类子***根据相互之间耦合关系的强弱程度归为两大类：第一类为电气控制类，包括电气子***和控制子***；第二类为液压机械类，包括液压子***和机械子***；

步骤三、在建模软件MATLAB软件中建立电气控制类模型，针对电气子***中的直流无刷电机驱动器和直流无刷电机在MATLAB中建立精确模型；

步骤四、在建模软件AMESim软件中建立液压机械类模型；

首先在AMESim中建立用于两大类模型联合和协同的接口模块，然后建立该接口模块同AMESim中建立的液压子***模型的连接，经过AMESim软件编译，在MATLAB软件的Simulink工具中以S函数的形式调用该接口模块，建立该S函数同MATLAB中建立的子***模型的连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于电动静液作动***的多学科建模方法，其特征在于，对步骤二中所述的四类子***进行划分的依据为：(一)电气控制类，依据电动静液作动***的控制本质上是调节电气子***中直流无刷电机的转速来实现的来划分；(二)液压机械类，划分依据：电动静液作动***的输出形式为双作动对称液压缸的位移和力，而工作环境中的外力也是通过双作动对称液压缸作用到整个电动静液作动***中。

3.根据权利要求1所述的一种基于电动静液作动***的多学科建模方法，其特征在于，步骤三所述的直流无刷电机驱动器和直流无刷电机在MATLAB中建立精确模型的方法为：

(1)首先，在MATLAB软件中使用Simulink工具建立直流无刷电机的电子换相过程模型，所述的直流无刷电机的电子换相过程模型，包括直流无刷电机正转电子换相过程模型和反转电子换相过程模型，电子换相过程模型的建立方法为：第一步、建立霍尔传感器信号同定子绕组中电流的对应关系模型；第二步、建立定子绕组电流同直流无刷电机驱动器的功率器件导通信号之间的对应关系模型；第三步，连接第一步和第二步的两部分模型；

使用MATLAB中Simulink工具中的用户自定义模块对所搭建的直流无刷电机电子换相过程模型进行封装，电机旋转方向信号输入模块输入电机旋转方向的信号给开关模块，并通过开关模块判断直流无刷电机转子的旋转方向，根据判断的结果选择使用正转电子换相过程模型还是反转电子换相过程模型；

(2)然后，使用MATLAB软件的Simulink工具模拟电气***库中的元件来搭建不包含直流无刷电机电子换相过程模型的直流无刷电机及其驱动部分模型，具体是：直流无刷电机驱动器使用功率桥模块搭建，该功率桥模块的输入为直流无刷电机电子换相过程模型输出的直流无刷电机驱动器功率器件导通信号与经过电压源模块转化的直流无刷电机转速指令输入信号；直流无刷电机模型使用永磁同步电机模块搭建，永磁同步电机模块的输入为功率桥模块输出的三相电流信号以及一个使能信号，使能信号通过阶跃信号模块实现，永磁同步电机模块的输出为霍尔传感器信号以及直流无刷电机的转速信号，其中转速信号需要经过增益模块将弧度变为转速；

(3)最后，对不包含直流无刷电机电子换相过程模型的直流无刷电机及其驱动部分模型进行封装与封装后的直流无刷电机电子换相过程模型一起完成电动静液作动***的电气控制类模型的搭建。

4.根据权利要求1或3所述的一种基于电动静液作动***的多学科建模方法，其特征在于，所述的步骤三中建立电气控制类模型，其中控制子***模型的建立过程为：直流无刷电机转速指令给定模块给定的直流无刷电机转速指令信号分为两路，一路作为直流无刷电机电子换相部分模型中的电机旋转方向信号输入模块的输入，一路同不包含直流无刷电机电子换相过程模型的直流无刷电机及其驱动部分模型中输出的直流无刷电机转速信号做比较得到***误差，所作比较的两个信号都通过绝对值模块转换为正值来进行比较，所得到的***误差经过比例积分PI控制算法模块，作为不包含直流无刷电机电子换相过程模型的直流无刷电机及其驱动部分模型中的直流无刷电机转速指令信号。

5.根据权利要求1所述的一种基于电动静液作动***的多学科建模方法，其特征在于，步骤四所述的在建模软件AMESim软件中建立液压机械类模型，具体为：

高速双向定量泵模型在搭建时单独考虑自身的内泄漏和外泄漏影响；双作用对称液压缸模型在搭建时综合考虑液压缸体质量、活塞质量以及活塞同液压缸壁之间间隙和摩擦力的影响，通过使用AMESim软件中分立的元件搭建；在双作用对称液压缸受外作用力的影响模型在搭建时考虑机械结构受力以及受到空气阻力的情况，在AMESim软件中搭建的液压机械类模型。

6.根据权利要求1所述的一种基于电动静液作动***的多学科建模方法，其特征在于，步骤五中所述在AMESim中建立的接口模块，它的输入为双作用对称液压缸两腔压力以及液压缸作用端的位移，输出为直流无刷电动机的转速和旁通阀的控制信号。