本书以数字液压缸为研究对象，探索了数字液压缸建模与仿真的多种途径和方法，可为机电液高度集成系统的建模与仿真分析提供借鉴参考。
全书共分为6章。第1章主要介绍数字液压技术及发展，数字液压缸的机理及特点。第2章主要介绍阀控非对称液压缸建模过程，液压系统建模原理，机电液系统仿真分析软件及多领域协同仿真方法等基础知识。第3章主要讨论典型数字液压缸机理建模过程及Simulink仿真分析方法。第4章主要讨论基于AMESim的数字液压缸建模仿真的多种思路与实现途径。第5章主要探讨基于ADAMS与AMESim实现数字液压缸协同建模与仿真的方法。第6章主要探讨数字液压缸性能优化、试验系统设计与测试方法等。
本书可作为高等院校机械、流体专业高年级本科生和研究生的参考书籍，也可供相关专业领域科研与工程技术人员参考使用。
液压传动与控制已经成为服务于各行各业技术装备的集传动、控制和检测为一体的综合自动化技术。随着计算机技术和电子技术的飞速发展，数字液压技术也得到了快速发展。与传统的电液伺服液压系统相比，数字液压系统具有控制技术先进、抗干扰能力强、控制精度高、同步性能好、响应速度快、对油液的清洁度要求低等诸多优点。
数字液压缸也称数控油缸，是一种内建闭环、使用开环的系统工程级单一液压元件，利用其可将脉冲转换为精密的功率驱动，实现微米级的控制精度，其成功地把液压技术与数字技术结合起来，实现了液压传动的数字化控制、远距离控制和智能控制，具有控制精度高、结构简单、控制方便等优点，是液压技术数字化的典型范例。
数字液压缸将一个集流体、机械、电气、自动化等多专业的系统，化繁为简成为一个具有数字化控制特性、高效集成且独立化的元件。目前对数字液压缸的稳定性、快速性和准确性以及系统应用的性能等仍处于不断探索阶段，而仿真分析是必要的辅助手段，通过仿真数据的分析评价，为数字液压缸的性能优化提供理论依据，有利于进一步提高数字液压缸及系统应用的工作性能。
本书结合作者多年来对液压系统建模与仿真，尤其是近年来在数字液压技术方面的研究成果，以数字液压缸为研究对象，一方面旨在探索数字液压缸建模与仿真的多种途径和方法，另一方面也为类似的机电液一体化集成系统的建模与仿真分析提供借鉴参考。
全书共分为6章。第1章绪论，主要介绍数字液压技术及发展，数字液压缸的机理及特点。第2章数字液压缸建模仿真分析基础，主要介绍阀控非对称液压缸建模、液压系统建模原理与方法、机电液系统仿真分析软件及多领域协同仿真方法等基础知识。第3章数字液压缸机理建模及Simulink仿真分析，主要讨论典型数字液压缸机理建模过程，分别得到其传递函数模型、非线性模型，并探索基于Simulink对数字液压缸的性能进行仿真分析的方法。第4章数字液压缸AMESim建模与仿真分析，主要讨论基于AMESim仿真软件平台实现数字液压缸建模仿真的途径，提出多种建模仿真思路。第5章数字液压缸机液耦合建模及仿真分析，主要探讨基于ADAMS与AMESim实现数字液压缸协同建模与仿真的方法，为数字液压缸虚拟样机分析提供一种途径。第6章数字液压缸性能优化与测试试验，主要探讨从内部结构及外部变量对数字液压缸性能影响分析的方法、性能测试试验系统的设计与实现、性能优化与测试试验的方法等。
本书引用的参考文献在书中多用作启示指导，为了方便读者进行延伸阅读，参考文献按章列出。匆忙之中，想必定会有曾对作者有重要影响的文献资料遗漏了，这里一并对文献作者表示感谢！
本书的出版还要感谢同事和同仁们给予的支持和帮助！感谢家人的理解与支持，我才能集中时间撰写书稿！也感谢西安电子科技大学出版社刘小莉、于文平编辑的细致与辛勤工作！
由于作者水平有限及时间仓促，书中难免有疏漏和不妥之处，恳请读者批评指正。同时，需要特别说明的是，本书着重于对数字液压缸建模与仿真途径进行探索，旨在为数字液压缸及类似的机电液集成系统的仿真分析研究提供方法参考，而对数字液压缸本身性能的分析不是本书的重点；书中所提供的实例均经过仿真验证。希望能与液压技术及机电系统仿真领域相关的读者进行交流沟通。
第1章 绪论 1
1.1 概述 1
1.1.1 传统液压技术 1
1.1.2 数字液压技术 2
1.2 典型数字液压元件 3
1.2.1 增量式数字阀 4
1.2.2 高速开关阀 5
1.2.3 组合式数字阀 7
1.3 数字液压缸国内外研究发展情况 8
1.3.1 国外研究现状 8
1.3.2 国内研究现状 9
1.3.3 数字液压缸建模研究方法及成果 10
1.4 机液伺服机构与数字液压缸 12
1.4.1 典型机液伺服机构原理分析 12
1.4.2 数字液压缸机理分析 14
1.4.3 数字液压缸的特点 15
参考文献 16
第2章 数字液压缸建模仿真分析基础 19
2.1 阀控非对称液压缸建模 19
2.1.1 负载压力及负载流量 20
2.1.2 流量连续方程 21
2.1.3 滑阀的线性化流量方程 23
2.1.4 液压缸和负载的力平衡方程 23
2.2 液压系统的建模原理与方法 24
2.2.1 液压系统的建模原理 24
2.2.2 液压系统的建模方法 26
2.3 机电液系统仿真分析软件平台 28
2.3.1 Matlab/Simulink仿真软件 28
2.3.2 ADAMS仿真软件 32
2.3.3 AMESim仿真软件 36
2.4 机电液系统多软件协同仿真 47
2.4.1 机电液系统各领域参数关联分析 48
2.4.2 基于Simulink的集成化仿真平台框架 48
2.4.3 软件间的组织内部协同仿真方法 49
参考文献 51
第3章 数字液压缸机理建模及Simulink仿真分析 53
3.1 数字液压缸数学模型 53
3.1.1 步进电机与阀芯的旋转模型 53
3.1.2 三通阀模型 54
3.1.3 液压缸模型 55
3.1.4 数字液压缸整体模型 56
3.2 基于传递函数的仿真分析 56
3.2.1 确定仿真参数及建立模型 56
3.2.2 系统稳定性分析 58
3.2.3 系统定位精度分析 58
3.3 基于状态方程的非线性模型仿真分析 60
3.3.1 考虑非线性因素的建模分析 60
3.3.2 仿真结果分析 63
参考文献 66
第4章 数字液压缸AMESim建模与仿真分析 68
4.1 主要元件模型 68
4.1.1 控制阀模型 68
4.1.2 液压缸模型 69
4.1.3 步进电机模型 70
4.1.4 液压油源模型 73
4.1.5 螺旋副模型 74
4.2 数字液压缸AMESim建模仿真思路 79
4.3 基于信号等效反馈的数字液压缸建模仿真 81
4.3.1 建模过程 81
4.3.2 仿真分析 82
4.4 基于阀套随动等效反馈的数字液压缸建模仿真 84
4.4.1 建模过程 84
4.4.2 仿真分析 86
4.5 应用螺旋副的数字液压缸建模与仿真 86
4.5.1 建模过程 86
4.5.2 仿真分析 88
参考文献 89
第5章 数字液压缸机液耦合建模及仿真分析 91
5.1 机液耦合系统参数关联关系 91
5.2 数字液压缸协同建模方案 93
5.2.1 建模方法 93
5.2.2 数据交换方法及接口定义 94
5.3 建立ADAMS动力学模型 94
5.3.1 三维模型建立 94
5.3.2 动力学模型建立 95
5.3.3 模型验证 97
5.4 建立AMESim液压模型 98
5.4.1 考虑数值解算的模型优选 98
5.4.2 液压部分建模 99
5.5 联合仿真接口设置 99
5.5.1 AMESim接口设置 99
5.5.2 ADAMS变量设置 100
5.6 联合仿真分析 103
5.6.1 单级螺旋反馈式数字液压缸联合仿真分析 103
5.6.2 双级螺旋反馈式数字液压缸仿真分析 106
参考文献 108
第6章 数字液压缸性能优化与测试试验 110
6.1 数字液压缸的性能优化分析 110
6.1.1 结构优化分析 110
6.1.2 参量优化分析 113
6.2 性能测试试验系统 115
6.2.1 试验系统硬件设计 117
6.2.2 试验系统软件设计 121
6.3 试验系统AMESim仿真分析 123
6.3.1 AMESim建模 123
6.3.2 仿真分析 124
6.4 数字液压缸性能测试试验 126
6.4.1 工况试验 126
6.4.2 优化验证试验 127
6.4.3 设备验证试验 129
参考文献 130
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