阀控非对称液压缸建模方法研究

从阀控非对称液压缸特性出发,对负载压力和负载流量进行了重新定义,并推导出适用于阀控非对称液压缸和阀控对称液压缸的数学模型,为阀控缸系统的静动态特性分析提供了理论基础。     

阀控非对称液压缸同步系统建模研究

针对对称伺服阀控制非对称液压缸的特点,按能量守恒原则重新定义了负载压力和负载流量,推导了阀控非对称液压缸的数学模型。     

阀控非对称液压缸同步系统建模研究

针对对称伺服阀控制非对称液压缸的特点，按能量守恒原则重新定义了负载压力和负载流量，推导了阀控非对称液压缸的数学模型。     

含双重补偿的液压缸位置同步控制

非对称液压缸同步控制系统在大型、重型工业设备中应用广泛,其同步性能和响应速度直接影响设备的稳定运行。为了进一步优化对称阀控非对称液压缸同步系统,对阀控非对称液压缸进行建模分析。基于非对称液压缸特性及负载变化范围大的特点,提出了模糊补偿控制方法来提高液压缸的响应速度;针对液压缸的同步问题,设计了交叉耦合的前馈补偿控制方式来缩小同步误差。利用AMESim搭建液压回路系统模型作为控制对象,并联合Simulink搭建控制系统进行仿真。仿真结果表明:相比于改进前,在负载不断变化且具有偏载的情况下,含双重补偿的同步控制可以明显减小液压同步系统的跟踪误差与同步误差。     

阀控液压缸动力机构通用非线性建模与试验验证

在分析阀控液压缸动力机构工作原理的基础上,应用流量和力平衡方程建立了阀控液压缸动力机构的非线性状态方程数学模型,并运用该模型分别对某六自由度实验平台的对称阀控制非对称缸电液伺服系统和某实际非对称阀控制非对称缸电液伺服系统的压力特性进行仿真分析,通过仿真和试验结果的对比,验证了所建阀控液压缸动力机构非线性状态方程数学模型的正确性。该数学模型具有通用性,可用于各类阀控液压缸系统的仿真、设计和控制策略等的理论研究。     

广义脉码调制液压伺服控制的研究

提出了广义脉码调制液压伺服控制,研究了用开关阀代替比例阀或伺服阀实现液压伺服控制的理论和方法。分析了开关阀控非对称液压缸伺服系统的动静态特性。为减少力负载对液压位置伺服控制精度的影响,设计了负载观测器;利用观测出来的等效负载进行反馈控制,抑制力负载干扰的影响,提高液压位置伺服控制的精度。     

阀控液压缸机构的负载压力和流量

根据功率匹配原则，讨论了阀控非对称动力机构（阀控单活塞杆液压缸）的负载压力PL和负载流量QL，以供对其静动态特性研究及优化设计作参考。     

非对称缸电液伺服系统的静态特性分析

通过对对称阀控非对称缸和非对称阀控非对称缸电液伺服系统的压力特性、输出特性的对比分析,揭示了阀控非对称缸系统静态特性的基本特征,指出为研制高性能的非对称缸电液伺服系统采用非对称阀控非对称缸是最佳液压控制方案。进而探讨了系统的最佳负载匹配关系,给出系统设计准则,为正确设计阀控非对称缸伺服系统并进一步研究该类系统的控制方法,改善系统性能奠定了理论基础。     

带补偿因子的双模糊控制在电液伺服阀控非对称缸系统上的应用研究

为解决电液伺服阀控非对称缸系统在进行对称运动时由于液压缸的非对称性带来的控制非对称问题,提出一种含补偿因子的双模糊控制算法。以电液伺服阀控非对称缸系统为对象,针对非对称液压缸在两个运动方向上动态特性的非对称性问题,采用含补偿因子的模糊控制器进行补偿。同时,针对负载力大范围变化的特点,采用模糊PID控制算法来适应负载的变化。模糊PID控制器及含补偿因子的模糊控制器以经过跟踪微分器处理的误差及误差的微分作为输入,模糊PID控制器输出为PID控制器各项系数,含补偿因子的模糊控制器输出为补偿因子,结合模糊PID控制器,形成有效解决非对称液压缸非对称性问题的控制方法。仿真和试验结果表明,提出的控制方法能够有效解决电液伺服阀控非对称缸系统的控制非对称性问题,并拥有良好的控制效果。     

变转速非对称泵直驱液压挖掘机斗杆试验研究

由于结构紧凑,易于并行驱动多执行器等优点,阀控液压缸系统被广泛应用于工业和工程自动化装备,存在问题是节流损失大,能量效率低。为了降低液压系统能耗,有效的方法是采用直接泵控技术,消除节流损失。但传统进出口流量对称型液压泵驱动非对称液压缸系统,需要附加复杂的回路补偿非对称液压缸面积差,并且当液压缸负载方向频繁变化时,控制腔交替变化,液压缸运行平稳性差。针对上述问题,提出一种能够匹配非对称液压缸面积差的非对称泵控缸闭式系统方案,并将其应用于控制具有四象限工作特性的液压挖掘机斗杆。为了验证新提出方案的可行性,在前期仿真研究基础上,构建非对称泵控液压挖掘机斗杆试验系统,对采用新方案后斗杆的运行和能效特性进行研究。测试结果表明,新系统具有良好的控制特性,可消除负载方向改变造成的速度波动,与采用泵阀复合进出口独立控制系统相比,一个工作循环降低能耗达57.0%。     

ADAPTIVE CONTROLLER AND ITS APPLICATION IN FORCE SYSTEM OF ASYMMETRIC CYLINDER CONTROLLED BY SYMMETRIC VALVE

Partial pressure, system vibration and asymmetric system dynamic performance exit in asymmetric cylinder controller by symmetric valve hydraulic system. To solve this problem in the force control system, model reference adaptive controller is designed using equilibrium point stability theory and output error equation polynomial. The reference model is selected in such a way that it meets the system dynamic performance. Hardware configuration of asymmetric cylinder controlled by asymmetric valve hydraulic system is replaced by intelligent control algorithm, thus the cost is lowered and easy to application. Simulation results demonstrate that the proposed adaptive control sheme has good adaptive ability and well solves asymmetric dynamic performance problem. The designed adaptive controller is fairly robust to load disturbance and system parameter variation.     

Output characteristics of a series three-port axial piston pump

Driving a hydraulic cylinder directly by a closed-loop hydraulic pump is currently a key research area in the field of electro-hydraulic control technology,and it is the most direct means to improve the energy efficiency of an electro-hydraulic control system.So far,this technology has been well applied to the pump-controlled symmetric hydraulic cylinder.However,for the differential cylinder that is widely used in hydraulic technology,satisfactory results have not yet been achieved,due to the asymmetric flow constraint.Therefore,based on the principle of the asymmetric valve controlled asymmetric cylinder in valve controlled cylinder technology,an innovative idea for an asymmetric pump controlled asymmetric cylinder is put forward to address this problem.The scheme proposes to transform the oil suction window of the existing axial piston pump into two series windows.When in use,one window is connected to the rod chamber of the hydraulic cylinder and the other is linked with a low-pressure oil tank.This allows the differential cylinders to be directly controlled by changing the displacement or rotation speed of the pumps.Compared with the loop principle of offsetting the area difference of the differential cylinder through hydraulic valve using existing technology,this method may simplify the circuits and increase the energy efficiency of the system.With the software SimulationX,a hydraulic pump simulation model is set up,which examines the movement characteristics of an individual piston and the compressibility of oil,as well as the flow distribution area as it changes with the rotation angle.The pump structure parameters,especially the size of the unloading groove of the valve plate,are determined through digital simulation.All of the components of the series arranged three distribution-window axial piston pump are designed,based on the simulation analysis of the flow pulse characteristics of the pump,and then the prototype pump is made.The basic characteristics,such as the pressure,flow and noise of the pumps under different rotation speeds,are measured on the test bench.The test results verify the correctness of the principle.The proposed research lays a theoretical foundation for the further development of a new pump-controlled cylinder system.     

对称四通阀控非对称液压缸伺服系统动态特性研究

对称四通阀控对称液压缸的分析结果对对称四通阀控非对称液压缸动态特性研究已不适用。在建立对称四通阀控非对称液压缸动态数学模型的基础上，利用Matlab中的Simulink构建了仿真模型，并结合具体系统对其动态特性进行了仿真研究；通过试验得到了实测阶跃响应曲线和输出位移曲线。对比分析可以看出仿真结果与试验结论基本吻合，论证了动态数学模型的正确性，同时表明计算机仿真是研究该类系统动态特性的有效途径。     

伺服阀控非对称缸的压力跃变分析与仿真

本文首先对液压伺服阀控非对称缸系统进行数学建模,分析计算了伺服阀控非对称缸在换向时产生的压力跃变,用AMESim仿真软件对系统进行了仿真,得出压力跃变曲线。最后设计了差动控制回路来解决阀控非对称缸的压力跃变问题。     

回撤吊车负载敏感液压系统设计及仿真分析

为解决负载匹配,以及缓解支架回撤吊车应用过程中存在的能耗高、效率低和系统温度高等问题,基于负载敏感变量泵对其液压系统进行设计及仿真分析。该液压系统主要由负载敏感变量泵、流量补偿阀、负载敏感阀、梭阀和液压缸等组成。在工作过程中,负载敏感变量泵通过梭阀及负载敏感阀感知系统负载力而向系统提供所需流量。基于AMESim对该液压系统和变量泵进行建模及仿真分析,得到液压缸压力、负载口流量变化和梭阀流量补偿以及变量泵压力、流量和斜盘倾角变化情况。结果表明：变量泵可根据负载所需压力和流量实时调整斜盘倾角大小,进而实现压力 流量补偿功能;负载压力和流量阶跃变化时,变量泵具有良好的动态补偿特性。     

基于信号微分滑模控制的电液伺服激振器

设计了一种基于信号微分滑模控制理论的阀控非对称缸激振器。通过对液压缸位移信号提取并对其进行微分运算求导,以此来实现无需速度和加速度的滑模控制,削弱了系统非线性对控制精度的影响,增大了电液伺服激振器的激励频率带宽。根据Lyapunov函数判据,确保了系统的稳定性。通过对对称阀控非对称缸系统的位置跟踪控制进行仿真分析,结果显示,该激振器具有良好的跟踪效果。     

液压驱动6自由度运动模拟器动力机构控制策略研究

目前,非对称缸动力机构作为驱动部件被广泛应用于液压驱动6自由度运动模拟器,其控制器设计备受关 注。首先推导出了阀控非对称缸动力机构的通用非线性数学模型,在此基础上提出了级联负载压力控制策略,使 得动力机构具有力发生器的特性,从而为进一步实现运动模拟器的分层控制打下了基础。对于每个非对称缸电液 位置伺服系统,考虑到模型不确定性及外干扰的存在,运用滑模变结构控制方法设计外层镇定控制器,实现了对 液压动力机构的镇定及对外界干扰的抑制。同时作为比较,还设计了状态反馈控制器。仿真结果表明提出的控制 策略是有效的、合理的。     

全周边液压滑阀冲蚀形貌及性能演化特性

针对高端液压元件因滑阀冲蚀磨损引起阀口轮廓变动与性能不确定性问题,考虑颗粒物撞击阀口的概率事件,提出了基于Edwards冲蚀模型的全周边滑阀冲蚀圆角定量计算方法,并以阀控对称缸为例,揭示了四边滑阀各阀口冲蚀后的轮廓及阀特性的演化规律。研究结果表明,阀口的冲蚀圆角由颗粒物尺寸、颗粒物数量、撞击速度、阀口大小等因素直接决定;阀口流量越大、颗粒物数量越多、压差越大,颗粒物的撞击速度就越大;颗粒物尺寸相对阀口开度越大,颗粒物撞击阀口的概率就越大;在阀控缸动力机构中,液压缸的结构尺寸、运动速度、负载决定了各个阀口流量、压降和阀口开度。在负载恒定、液压缸恒速情况下,阀控对称缸4个阀口的流量相同但压降不同,冲蚀后的阀口圆角不一致。冲蚀导致滑阀压力增益降低,泄漏量增大,且产生零偏,零偏位移可通过惠斯通桥路平衡原理求出。     

基于误差多项式的模型参考自适应控制在阀控非对称缸系统中的应用

基于误差方程多项式代数法的自适应控制设计理论,其基本思想是使自适应控制误差随时间的推移而趋向于零,它是确保所构成的自适应控制系统在李雅普诺夫意义下是稳定的。以对称阀控非对称缸液压伺服系统为研究对象,给出了适合应用于该系统的自适应控制算法,使系统的输出渐进一致地收敛于参考模型的理想输出,解决了对称滑阀控非对称液压缸系统存在的动态性能不对称,系统精度低,稳定性差,频宽窄和滞后大等问题。