伺服电机双泵驱动动臂能耗特性实验研究

传统的伺服电机驱动单变排量泵系统的稳定性较差，同时因其节流损失大，会引起系统的能耗过高，针对这些问题，对37 t液压挖掘机动臂差动缸系统的动臂能耗特性进行了研究。首先，根据双泵驱动动臂控制的工作原理，给出了“伺服电机和双定排量液压泵相结合，共同驱动动臂差动缸系统”的方案，推导出了差动缸的数学模型，利用UG软件建立了液压挖掘机的三维机械模型；然后，进一步在仿真软件SimulationX中，建立了37 t液压挖掘机动臂系统的仿真模型；最后，对变转速伺服定量泵直控差动缸系统的位置、速度控制特性以及能耗特性进行了仿真研究；为了验证上述仿真模型的有效性，搭建试验样机进行了实验，并将所得的实验结果与模型仿真结果进行对比分析。实验结果表明：在空载工况和带载工况下，动臂差动缸输出能耗分别降低了约40%和44%;与空载工况相比较而言，带载工况下的提升阶段，动臂运行时间缩短了1 s,下放阶段延长了0.5 s,整个工作周期时间减少了0.5 s。研究结果表明：系统的能耗与运行特性符合预期结果。     

非对称泵控差动缸速度伺服系统特性

为解决差动缸两腔面积差引起的吸排油流量不对称问题,系统应用非对称泵的结构特点使其在运动过程中能进行自动补偿。但由于两腔面积差不是严格的比例关系以及系统存在气蚀、泄漏等非线性的影响,仍然存在差动缸伸出和收回速度不一致,动静态性能差,系统能耗大等问题。针对于此,分析非对称泵控差动缸系统四象限运行特性,建立能量传输模型,从理论上阐述能量消耗和速度的关系,并进行开环特性试验验证。进一步以差动缸速度和电动机转速的特性曲线为速度闭环控制的前馈函数,提出非线性动态前馈补偿控制策略,根据工况实时调用,将计算所得值作为电动机给定转速,对差动缸的速度进行动态补偿。仿真和试验结果表明,该控制策略有效改善差动缸伸出和收回速度动静态性能,提高了系统能量效率。     

基于动态面控制的伺服泵控缸速度控制研究

以伺服泵控缸电液控制系统为研究对象,针对其速度控制问题,建立伺服泵-对称缸调速系统数学模型。考虑系统负载扰动的随机不可控性,提出了一种基于动态面控制的泵控缸速度控制方法,并对其控制律进行推导分析,采用动态面控制原理对系统输出速度进行闭环控制。依托泵控缸实验平台对所提出的控制方法进行仿真与实验研究。仿真和实验结果表明所提出控制方法有效地提高了系统的鲁棒性和稳定性,可实现泵控缸系统速度的高精度控制。     

开式泵控非对称缸系统一阶轨迹灵敏度分析

泵控技术在工程机械、重型机械等领域应用广泛,但目前对其输出特性的分析较少。为了探究泵控系统关键参数对系统输出特性的影响,基于开式泵控非对称缸系统状态方程建立系统一阶轨迹灵敏度模型,并求出各参数的灵敏度函数曲线。提出了峰值灵敏度、均值灵敏度两个衡量指标,分析各参数变化对位移输出特性影响程度的大小。基于0.6 MN开式泵控油压机试验平台,验证灵敏度理论分析的准确性。结果表明:空载时,伺服变量泵2先导级伺服阀增益、伺服变量泵2和伺服变量泵1的先导级伺服阀时间常数影响较大;加载时,各参数两项灵敏度指标数值相近,其中伺服变量泵2的先导级伺服阀的增益、时间常数和油缸面积以及流量增益、系统比例增益影响较大。分析结果可为泵控非对称缸系统性能优化提供理论依据。     

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。     

双定子多输出泵控差动缸回路的研究

针对现有泵控差动缸液压技术的不足,基于双定子多输出泵提出了新型双定子多输出泵控差动缸液压系统。在多输出定量泵和多输出变量泵的基础上,分别设计出两种新型泵控差动缸液压回路。两种新型液压回路是通过多输出泵中内、外泵排量比来补偿差动缸两腔有效面积比,进而通过单向阀实现精确补偿,其很大程度上提高了系统能量效率,其中多输出定量泵可通过切换多输出泵中内、外泵的连接方式,来补偿多种差动缸的不对称流量,提高了多输出泵的适用性。同时对该新型液压回路搭建了试验测试平台,试验结果表明:多输出泵控差动缸液压回路可解决差动缸流量不对称问题,实现差动缸两方向运动速度相同的目的。试验结果和理论分析基本一致,证明了理论分析的正确性。     

基于AMESim伺服直驱泵控缸系统压力闭环控制特性分析

通过对伺服直驱泵控缸电液伺服系统工作原理的分析,推导出压力闭环控制系统的数学模型,并在AMESim中搭建出压力闭环控制回路的仿真模型。通过仿真对比分析了泵控缸压力开环闭环的特性,并对影响压力闭环PID控制特性的重要参数(液压缸的泄漏系数、电机转矩灵敏度系数、PID参数)进行仿真分析。研究结果表明通过合理的选择,控制参数可以显著提高伺服直驱泵控缸压力闭环控制系统的动态特性。     

前馈模糊PID控制的直驱双泵控三腔缸系统

针对液压挖掘机在工作过程中大量动臂势能被浪费,提出一种复合速度前馈与模糊PID控制的直驱双泵控三腔缸系统。在MATLAB/Simulink中,建立直驱泵控差动缸系统模型,通过试验验证其正确性,在该模型基础上搭建直驱泵控三腔缸系统模型,设计速度前馈模糊PID控制器,建立挖掘机动力学模型,将所提出节能系统应用于挖掘机动臂。通过仿真,对动臂在典型挖掘工况下的运行性能及能耗特性进行分析。结果表明,相比于直驱泵控差动缸系统,所提出系统峰值功率降低25.12%和节能33.11%;同时所设计控制器将位移跟踪误差控制在3%,与传统PID、速度前馈PID相比,响应速度快、超调小、位置跟踪精度更高。     

电液泵控差动缸的动态控制

该文针对电液泵控差动缸系统常出现的超压、气蚀问题,提出了二位三通电磁换向阀的动态补偿控制,以平衡差动缸动态过程中流量的不对称,设计了控制系统,通过MATLAB7．6／Simulink—Simscape对系统进行了建模仿真,得出了系统在不同频率的正弦信号和阶跃信号下的位移跟踪特性曲线以及差动缸两腔压力响应曲线,并对仿真结果进行了分析。     

开式变量泵控油压机系统控制特性研究

为解决大功率自由锻造油压机高能耗的问题,设计了一种开式变量泵控油压机系统。采用ADAMS和AMESim建立了开式变量泵控油压机系统联合仿真平台,对其常锻工况和快锻工况的控制特性进行了仿真研究。基于600kN锻造油压机实验平台,对其常锻工况和快锻工况的控制特性进行了验证,并将验证结果与仿真结果进行了对比。研究结果表明:开式变量泵控油压机系统能够满足技术要求,即常锻时操控性好,卸压无冲击,运行平稳;快锻（锻造频次80次/min）时,位置控制精度小于1mm。     

变转速输入定量泵-恒转速输出变量马达系统恒转速控制方法研究

以变转速输入定量泵-恒转速输出变量马达容积调速系统为研究对象,提出变转速输入定量泵-恒转速输出变量马达容积调速系统的控制方法。建立恒流状态下系统恒转速控制的数学模型,分析系统的相乘非线性特征与变量马达斜盘摆角基准值的计算方法,采用稳态控制量叠加基于小信号线性化补偿控制量的控制方法。通过定量泵-变量马达系统的开环辨识,得到系统参数。对系统进行仿真与试验研究,得到在恒流状态下变量马达斜盘阀控缸的响应速度、马达斜盘摆角和定量泵转速对系统控制特性的影响规律,验证变转速输入定量泵-恒转速输出变量马达容积调速系统的控制方法的有效性。为拓展定量泵-变量马达容积调速系统应用领域奠定了理论基础。     

泵控马达速度伺服系统建模与仿真分析

泵控闭式系统工作效率高且油液不易被污染,因此大功率伺服系统都乐于采用此种控制方式。特别是电液比例变量泵和定量马达组成的闭式液压控制系统,在泵控闭式系统中最为常见。该文运用MATLAB软件Simulink模块和Simscape模块,建立了交流电动机驱动的电液比例变量泵控定量马达恒速控制系统时域仿真模型,取得了较好的仿真效果。通过仿真验证了泵马达流量耦合特性、负载突变干扰和变量泵输入转速扰动等因素对恒速控制性能的影响;并分析了电液比例方向阀和电动机驱动的模型简化对仿真性能的影响。     

新型伺服液压机泵控液压缸液压伺服系统的建模与仿真

采用交流伺服电机的新型伺服液压机与采用比例伺服阀的传统伺服液压机的控制方式是不同的:传统的伺服液压机采用的是比例四通阀控主传动缸,而新型伺服液压机是交流电机带动定量泵,采用泵控主传动液压缸.该文主要从泵控液压缸建立起液压伺服系统的数学模型,推导出系统的传递函数,并用MATLAB进行系统的动态特性仿真分析并得出结论,这对控制系统的设计和研究有重要的意义.     

自适应鲁棒性控制在泵控差动缸中的仿真研究

该论文研究了泵控差动缸高性能鲁棒性的位置控制。泵控差动缸液压系统的动态特性存在高度地非线性并且还存在较大程度的模型不确定性。为了解决上述问题,该文提出了一种自适应鲁棒性控制(ARC)策略,并构建了一种不连续映射参数的ARC控制器。该控制器不仅考虑了差动缸惯量负载参数以及其他参数的变化,而且考虑了如非补偿性摩擦力以及外负载等参数的不确定性非线性的影响,因此,该控制器具有鲁棒性参数自适应能力。从Bobcat 435小型挖掘机的一个实际工作循环提取的动臂缸的外负载和位移信号作为仿真模型的输入,验证了模型的正确性。仿真结果表明,ARC控制器可以迅速而准确的对外负载进行估计,极大的削弱了外负载对其自身的干扰,跟随误差非常小。     

并联旁路阀的泵控缸电液系统设计与协同控制

泵控差动缸直驱技术是电液系统的主要发展趋势之一，其具有无节流损失、节能、成本低、可靠性高等优势，但存在流量不平衡、低速平稳性差、控制模式单一等问题。针对以上问题，提出了一种并联旁路阀的泵控差动缸电液控制系统，开展了泵阀协同控制策略研究。介绍了系统的结构，阐明了系统在多种模式下的工作原理；基于AMESim搭建了系统的仿真模型，建立了变速泵和旁路阀协同工作机制，根据调速曲线对泵和阀进行权重分配，以提高变速泵控直驱系统的低速稳定性。结果表明：通过泵阀协同控制，并联旁路阀的泵控差动缸系统能够在多种工作模式下工作，具有良好的工况适应性和低速稳定性，可实现液压缸的平稳快速启停和精确位置控制。     

闭式液压系统变量泵HS控制特性研究

为了研究某型闭式液压系统变量泵双向变量伺服控制(HS)的控制特性,基于AMESim软件搭建了该闭式液压系统HS控制仿真模型,对HS控制的工作原理及输出特性进行分析,为双向变量伺服控制系统的设计提供了理论依据.     

转速可调泵直接闭环控制差动缸伺服系统静特性

提出了应用变速泵直接闭环控制差动缸位置的节能型电液伺服控制概念，通过对控制原理的研究，确定了用双变速泵复合控制差动缸速度的回路原理补偿差动缸不对称的流量。提出总压力的控制原理削除泵泄漏及油液压缩引起缸二腔的气蚀和张紧。导出了该系统的压力流量函数和压力增益函数。     

液压绞车电液比例伺服控制系统仿真研究

分析了电液比例伺服阀的特点及电液比例伺服阀控变量泵容积调速系统的工作原理。利用AMESim软件,建立了液压绞车电液比例伺服控制调速系统的仿真模型。利用该模型对系统的性能进行了仿真研究,表明该调速系统具有很好的速度跟踪特性,较高的速度控制精度以及较好的系统工作稳定性。     

辊锻设备阀控缸系统的仿真研究

辊轧机板形控制的核心是对辊缝形状的控制,目前广泛采用的控制方法是弯辊阀控缸系统,该方法依靠辊端液压缸产生弯辊力改善板形,弯辊力的动态特性对板形有较大的影响,为了提高板形成形质量,针对四辊轧机建立弯辊阀控缸系统的理论模型,通过MATLAB软件Simulink模块进行仿真研究,分析了弯辊压力在阶跃信号和正弦信号下的动态响应特性指标,分析了主要设计参数对动态特性的影响,并进行了系统辨识试验,通过系统辨识和仿真结果对比,验证了理论模型的正确性,分析了伺服阀固有频率和液压缸等效面积参数对系统动态性能的影响。建立的理论模型和仿真方法可为弯辊阀控缸系统的设计提供理论依据,也可为现有系统优化参数提供参考。     

基于模糊PID的开式径向变量柱塞泵控油压机系统特性实验研究

传统的大型油压机的传动系统效率和控制精度较低。在节能降耗、低碳环保的理念下,高精度泵控技术与高性能油压机控制系统的融合问题,目前已经得到了业界的广泛关注。为了提高开式径向变量柱塞泵控油压机系统的位置控制精度,设计了自适应模糊PID控制策略,并对不同工况下的快锻系统特性进行了研究。首先,建立了数字控制增强型径向柱塞泵、开式泵控非对称缸的数学模型,推导了开式径向变量柱塞泵控油压机系统的数学模型,并设计了自适应模糊PID控制器;然后,通过AMESim-Simulink联合仿真,对不同工况下带载快锻系统的控制特性展开了仿真研究;最后,依托0.6 MN泵控油压机实验测试平台,验证了自适应模糊PID的有效性以及快锻系统的控制特性。研究结果表明：在快锻频率为1 Hz、行程为20 mm、负载为1.2×10⁵ N和快锻频率为0.5 Hz、行程为40 mm、负载为2.0×10⁵ N的2种工况下,开式径向变量柱塞泵控油压机引入自适应模糊PID控制系统后,其具有运行平稳、响应迅速的特点,且位置精度误差均小于0.5 mm。上述结果验证了开式径向变量柱塞泵控油压机联合仿...