功能集成型磁流变阻尼器结构设计研究进展

磁流变阻尼器(MRD)是一种广泛应用于汽车悬架、桥梁建筑等领域的智能减振器件。为使MRD在半主动系统中控制效果更好,同时避免传统MRD工作过程中振动机械能以热能方式耗散,MRD功能集成就显得尤为重要。阐述了传统MRD工作原理及其在车辆悬架中的应用,并结合功能集成思想,详细分析了自感应型、振动能量采集型以及自感应自供电型等功能集成型MRD的结构、工作原理及国内外研究现状;同时介绍了课题组研制的系列功能集成型MRD。相关分析结果可为功能集成型MRD结构设计及工程应用提供一定的理论参考。     

液压电梯液压系统抗摇摆设计

液压电梯具有运行平稳、传递力大,易于无级调速,井道面积小,工作寿命长等优点。该文以200kg船用防爆液压电梯为研究对象,考虑纵摇以及横摇的复杂工况,设计在摇摆情况下能正常工作的液压电梯液压设备。静态分析摇摆情况下油液液位情况,并通过摇摆实验,动态分析液压系统的抗摇摆性能。比较其不同工况下上下行速度及加速度曲线,验证设计的的可靠性。     

基于最小流量的液压机械臂冗余分解

针对冗余液压机械臂预设轨迹下的能量优化问题,提出基于最小流量的液压机械臂冗余分解方法. 采用D-H参数法推导液压机械臂的运动学方程,构建末端速度与液压缸缸速的映射,建立系统能耗模型. 基于最小缸速范数法求解能量次优的冗余分解以部分降低能耗. 以液压系统流量最小为目标,通过优化加权雅可比矩阵求解能量最优的冗余分解. 为了提高计算效率,提出加权雅可比矩阵权值的动态优化方法,实现在线最优运动规划. 在研制的液压机械臂试验平台对冗余分解方法进行试验验证. 三关节平面运动试验结果表明,相比于现有梯度投影法和最小缸速范数法,所提最小流量优化方法相同末端轨迹的运动能耗降低超过5%.     

基于模型控制的液压机械臂高精度轨迹跟踪

液压机械臂具有高度非线动力学特性,末端轨迹跟踪误差大。为此,提出一种辨识动力学参数的基于模型的控制算法(Model-basedcontrol,MBC)。该控制算法由外环的液压缸位置反馈控制器、内环的力控制器以及前馈流量补偿控制器三部分输出叠加组成。力控制器充分考虑液压机械臂动力学模型,动态补偿惯性力、重力和摩擦力等干扰力对控制精度的影响;位置控制器用以消除液压执行器造成的力偏差;前馈流量补偿器根据液压执行器动力学模型计算流量补偿量,提高系统响应与精度。针对动力学模型中存在的参数不准确问题,采用了最小二乘参数辨识的方法,在激励轨迹下获取液压机械臂动力学参数精确值。试验结果表明,所提出的辨识动力学参数的MBC控制算法相比3D模型参数的MBC控制在自由空间运动位置跟踪精度提升了39.24%,相比与传统PID控制提升了93%,显著提高了轨迹跟踪精度。     

带流量前馈与工作腔压力反馈的电液负载敏感系统节能方法

基于流量前馈控制的电液负载敏感系统为容积节流复合调速系统,可将阀口全开以降低能量损失,但在超越工况下,系统速度特性会受阀口阻尼降低的影响,引发执行器超速下坠甚至安全事故等问题。据此,提出了适用于带阀后压力补偿的电液负载敏感系统的解决方法:将负载进油口容腔压力控制为一恒定值,并研制了相应的压力串级控制器。该控制器以速度反馈作为内环以提高系统抗负载干扰能力,并以带抗积分饱和补偿的PI 控制器作为外环以控制工作腔压力为一定值。基于2 t挖掘机不同负载工况下的试验结果表明:工作腔压力控制与传统手柄直接控制阀口的方法相比,可在降低比例阀阀口损失的同时保证执行器速度控制性能。     

小型液压压力机液压控制系统设计及仿真

设计了一种采用PLC控制的小型液压压力机的液压系统,主要进行了系统设计、液压缸内径的确定、PLC系统配置和选型以及控制程序设计,该系统主要特点在于响应快,高效率,操作方便,工作可靠.同时采用AMESim液压机械仿真软件对该液压系统进行了仿真分析.仿真结果表明:在压力机液压系统设计中采用辅助缸来实现快速上下行,响应速度快,工作效率高,功率损失少,为液压压力机的液压系统设计及其半自动化控制提供了一定的理论参考.     

基于泵阀联合控制的负载口独立系统试验研究

为了解决工程机械液压系统能耗高、效率低的问题,提出负载口独立节能系统的泵阀联合控制策略.系统每个执行器由2个比例方向阀分别控制进出口,多个执行器共用一个电比例变量泵.同时考虑变量泵与比例方向阀,设计2层结构的控制器实现该系统的运动控制及节能控制.上层控制器通过负载与指令速度选择合适的工作模式;下层控制器根据选择的工作模式,采用计算流量反馈的速度控制和压力反馈的背腔压力控制调节进出口比例阀阀口开度,利用变压力裕度的电液负载敏感方法控制变量泵的排量.为了验证提出的控制器的有效性,在2t小型挖掘机上,针对挖掘机动臂和斗杆的运动进行试验.试验结果表明,根据不同的工况,动臂和斗杆执行器可以选用相应的工作模式,在满足控制要求的情况下尽可能降低系统能耗;变压力裕度的排量控制器可以根据指令速度改变系统压力裕度,降低传统负载敏感系统压力裕度过大导致的能耗.     

基于流量前馈与压力反馈复合控制的电液负载敏感系统

为提高现有负载敏感系统动态和能耗特性,提出一种基于流量前馈与压力反馈复合控制的电液负载敏感系统。该系统通过负载实时流量需求来前馈控制变量泵斜盘摆角,并结合压力裕度反馈控制对泵排量进行调节,具有响应速度快,稳定裕度高和压力裕度低等特点。以现有压力反馈型和流量前馈型电液负载敏感系统为对比研究对象,建立系统数学模型,并在响应速度、阻尼性能等方面进行对比理论分析,还基于2 t液压挖掘机的试验平台进行对比研究。研究结果表明,相比现有压力反馈型负载敏感系统,所提出的系统具有较高的响应速度和阻尼性能,并且可减小压力裕度目标值以降低系统能耗;此外,所提出的系统通过压力闭环实现供需流量动态匹配,从而避免了由流量过匹配造成的压力冲击和能量损失。     

百万伏大功率操动机构液压系统优化设计

作为高压断路器核心部件之一,液压操动机构具有响应快、流量大、瞬时爆发大功率、长期等待性等特点,该文以1100kV特高压断路器液压操动机构为对象,研究基工作原理及关键部件(电磁铁,大流量高响应控制阀,高速液压缸内缓冲结构等)。基于AMESim仿真平台,建立包括电磁铁、蓄能器、高压大流量多级控制阀、高速液压缸内缓冲结构和连杆传动机构等在内的大功率操动机构液压系统仿真模型。通过实验测试的液压缸分闸过程行程曲线与仿真曲线对比,证明仿真模型的准确性,指导大功率操动机构液压系统的优化设计。