增量式数字阀控缸位置控制系统动态性能分析及实验研究

液压伺服控制系统具有功重比大、精度高和响应快等优点,在工业、农业、轻纺织业和交通运输中应用广泛。液压伺服控制系统多采用伺服阀和比例阀作为控制元件,但伺服阀和比例阀的结构复杂,造价高,对油液质量和清洁度要求高。而增量式数字阀具有结构简单、成本低、抗污染能力强且维护方便等优势,在液压伺服控制系统中具有较好的应用前景。本文以增量式数字阀控缸位置控制系统为研究对象,首先,对增量式数字阀的结构和工作原理进行分析,建立其位置控制系统数学模型,并基于MATLAB/Simulink仿真平台搭建了其位置控制系统仿真模型;然后,利用仿真分析典型输入信号和不同结构参数下增量式数字阀控缸位置控制系统的动态性能;最后,搭建增量式数字阀控缸位置控制系统实验平台,测试了典型输入信号和不同结构参数下的动态性能。通过仿真与实验相结合,验证了增量式数字阀原理的可行性,分析了增量式数字阀控缸位置控制系统的动态响应能力,并对影响其动态响应能力的因素进行分析,为增量式数字阀的后续结构改进和动态性能优化提供了理论和实验基础。.     

驱动复合连杆机构滚动的液压控制系统特性

针对曲轴连杆机械式滚切剪机构复杂、设备质量大、造价高等问题,研制出液压缸驱动PR-8R-PRⅡ级杆组的复合连杆剪切机构.通过建立复合连杆机构的位置环方程、力矩平衡方程,求解出构件的轨迹曲线及液压缸的位移、双腔平衡力参数及液压控制系统的传递函数.理论与实测结果表明:液压伺服控制系统模型满足了连杆机构复演滚动轨迹的特性要求;该机构构型设计及机构学综合分析数据正确可行,液压伺服控制系统具有较强的鲁棒性和自适应能力,可在复杂恶劣工况下实现较高的位置控制精度,采用非对称阀控制非对称缸的方法能有效解决剪切机构驱动液压缸的换向冲击问题.     

双轮旋压机横向伺服控制系统

阐述了双轮旋压机横向液压伺服控制系统组成和原理, 由伺服阀频率特性而建立了系统数学模型, 并作了仿真分析。理论计算和实践考核, 均实现了精度要求。     

流量控制伺服阀及其应用

众所周知,伺服阀的类型很多。就控制执行件的运动位置的伺服阀来说,有滑伐式伺服阀和电液伺服阀等。在众多的位置控制伺服机构中,都是采用直接检测位移量并把位移量反馈到伺服阀上来对工作机构的定位进行控制。这些饲服机构的控制精度较高。但各控制元件,传感元件,检测元件和伺服阀的加工精度要求也高,加工工艺复杂,而且对装配也有严格要求。因此,这类伺服机构造价昂贵,因而限制了其应用范围,另外,这类伺服机构环节较多,检修不方便,而且对这类伺服机构来说,要求在无污染和干燥的环境下工作。譬如说在矿山机械上应用这类伺服阀就不合适,这样一来,就提出了这样一个问题——能不能采用通过检测其他某个间接参数来达到控制位移量的目的呢?实验证实,这种可能性是存在的。下面介绍我们采用的椭园齿轮流量计改装的流量控制伺服阀就能实现这种控制要求。     

双轮旋压机横向伺服控制系统

阐述了双轮旋压机横向液压伺服控制系统组成和原理,由伺服阀频率特性而建立了系统数学模型,并作了仿真分析。理论计算和实践考核,均实现了精度要求。     

基于高增益观测器的挖掘机工作装置滑模控制

为了提升挖掘机自动化水平,减少传感器使用数量,节约控制成本,本文设计了基于高增益观测器的滑模控制器,控制挖掘机铲斗轨迹。建立了挖掘机关节空间与驱动空间位移、速度与力之间的关系,对挖掘工况中常见的以定切削角直线整平作业进行了轨迹规划,并得到相应驱动空间中液压缸杆位移规划曲线。以伺服阀输入电压为控制输入,建立了挖掘机驱动空间,即伺服液压系统数学模型。其次在匹配不确定性与非匹配不确定性存在条件下,采用基于高增益观测器的滑模控制使液压缸杆位移跟踪规划值,并基于奇异摄动理论证明了闭环控制系统的稳定性。相较于以挖掘机关节转矩为控制输入,本文采用伺服阀电压作为控制输入更为直接且易于实践。采用高增益观测器对状态观测,可减少传感器的使用数量,节约整机控制成本。控制器的设计对一类问题具有广泛意义且从理论上证明了复合控制系统稳定性。     

电液位置伺服系统状态反馈设计中加权Q矩阵的选择

本文研究的是最佳控制理论应用于电液位置伺服控制系统时,加权 Q 矩阵如何选择的最佳的问题。通过研究分析,提出了可简化为三阶的电液位置伺服控制系统状态反馈设计时,加权 Q 矩阵的一个最佳通用形式;并且研究了考虑电液伺服阀频宽对系统性能影响时如何求 Q 阵方法。值得一提的是应用本程序框图所编程序简单,不仅能迅速求出最佳 Q 阵,而且同时能求出系统的性能指标。     

基于AMESim/Simulnk的电液伺服系统研究与仿真

以5自由度关节型液压机械手为控制对象,阐述液压机械手的电液伺服阀控系统的结构组成及原理。研究电液伺服系统的闭环控制系统,计算液压机械手的电液伺服系统传递函数,并在MATLAB平台下绘制bode图来验证系统的动态稳定性,有针对性地提出电液伺服系统性能优化方案。同时,针对机械手液压驱动系统的电液伺服阀位置闭环控制系统,在AMESim平台下建立阀控非对称液压缸的液压机械系统模型,在Simulink平台下建立PID控制系统模型,通过AMESim/Simulink进行联合仿真分析,解决了电液伺服控制系统在AMESim平台下难以建模的问题,系统响应速度明显加快。     

LUDV多路阀的挖掘机电液流量 匹配控制系统特性

为了提高挖掘机液压系统的操控性和节能性,采用电比例泵和电比例多路阀同步、开环控制方式的电液流量匹配控制系统.以2 t挖掘机试验样机为研究对象,分析基于与负载压力无关的流量分配（LUDV）多路阀的电液流量匹配控制系统的结构原理和特点,建立基于Adams和AMEsim的挖掘机机液联合仿真模型;以LUDV负载敏感系统为对比研究对象,通过挖掘机动臂和铲斗复合动作,仿真与试验分析电液流量匹配控制系统的稳定、响应和节能性,并进行挖掘机流量饱和和典型挖掘工况的试验研究.结果表明：仿真与试验结果吻合较好,验证仿真模型的准确性,仿真模型可用于进一步理论研究;与LUDV负载敏感系统相比,基于LUDV多路阀的电液流量匹配控制系统改善了系统的稳定性和响应性,压力裕度减小了0.9～1 MPa,提高系统的节能性.通过典型挖掘工况对整机能耗进行评估,与LUDV负载敏感系统相比,电液流量匹配控制系统系统压力裕度降低了1 MPa,节能达12%.     

基于电流变材料的智能结构

综合评述了国内外基于电流变材料的智能机械结构的研究的进展与应用．内容包括电流变材料性能、电流变效应理论研究及电流变材料在动力传动装置中、在阀控液压伺服驱动系统中、在机器人技术中、在振动控制中和在机械制造加工系统中应用的进展．     

多路换向阀随动控制机构的数学模型及稳定性分析

应用流体力学及控制理论，建立了多路换向阀随动控制机构的动态数学模型，依据该模型分析了机构的稳定性．本文的结果为该类机构的设计提供了必要的理论基础．     

Integrated design of cam mechanisms and servo-control systems

Traditionally, in a cam mechanism, the cam is driven by an actuator at a constant speed. The motion characteristics of the follower are determined once the cam profile is designed. This paper presents a novel theory named "integrated design of cam mechanisms and servo-control systems" whose basic idea is varying the input speed trajectory of the cam by a microcomputer-controlled servomotor to improve kinematic and dynamic characteristics of the follower system. The philosophy of the theory is developing superior machines by taking advantage of the flexibility of servo-control systems to compensate for disadvantages of rigid cam mechanisms. The systematic design criteria of the cam-servo-integrated system are developed and an approach based on optimal-control theory is presented for to select suitable cam speed functions, hence the basis of the theory is formed.     

采矿平面应力相似模拟试验装置的研制

相似模拟试验是研究采矿工程问题常用的方法.基于采矿工程学科实验教学和科研的试验要求,自制了采矿平面应力相似模拟试验装置,该装置采用液压伺服控制、多油缸均布加载技术,较好地解决了以往模型试验采用杠杆加载、加载范围有限、均匀性差、模型的稳定性不好、载荷恒定以及调整困难等技术难题.可实现对采场、巷道进行相似模拟试验以及工字钢梁、木梁、钢筋混凝土构件等进行抗弯强度试验.静态伺服液压控制系统设计合理,操作方便,具有长期稳压功能,密封性能可靠,输出压力为0.2~31.5 MPa,且压力无级可调,压力传感器与数据采集仪连接可实现自动采集数据.     

PCM与PWM电液数字阀测控实验台的设计

流体脉码调制(PCM)与脉宽调制(PWM)数字控制技术，因具有结构简单、工作可靠和抗干扰能力强等优点，已成为计算机直接控制液压或气压系统的重要选择方式。为满足对这种控制技术实践学习和数字控制阀的测试要求，从系统原理、总体结构及主要元件的选择等方面，设计了一种PCM与PWM电液数字测控实验台。利用该实验台可完成液压数字伺服控制实验及组合式数字阀和高速开关阀的性能参数的计算机辅助测试。     

电火花成形机床主轴伺服控制系统的研究

介绍了根据电火花成形机床加工要求而开发的主轴伺服控制系统以及该系统的组成方案、工作原理和电路的设计思想.     

遥操作工程机器人力觉双向伺服控制系统

针对并行机构的力反馈双向液压伺服控制中所存在的反馈力冲击大及位置跟随差的问题,提出了一种以主、从手之间的力偏差作为主动端控制信号,位置偏差和力偏差形成从手控制量的改进并行型力觉反馈控制算法;结合遥操作工程机器人主从控制的特点,建立了该算法的动力学模型;搭建并分析了两自由度双向伺服控制实验系统。实验结果表明,该控制算法明显改善了主、从控制系统的操纵性能,操作者能够获得真实的力觉临场感,同时具有控制简单、收敛速度快、实时性好的特点。     

液压系统故障诊断的便携式“液压万用表”

本文提出开发液压系统故障诊断技术．已是当务之急．文中侧重对现场和野外作业的便携式液系统故障诊断器的工作原理，具体结构以及故障诊断的典型模式进行了论述，文章还对诊断中的动、静态误差作了分析．本文不仅对于现场液压系统故障诊断具有指导意义，而且在液压系统的设计和开发、生产液压诊断器方面都有实用价值．     

基于模块化的液压CAT综合试验平台的研究与设计

结合液压产品静、动态性能测试平台现状,研究了液压试验平台CAT技术和设计方案。基于模块化设计思想设计了试验平台总体结构和CAT软件系统。创新设计了试验台架结构,采用计算机和PLC联合控制模式,具有控制精度高、可靠性好的特点。开发了界面友好、实时显示的测控软件,大大提升了试验平台的综合功能和技术集成度,为企业和高校液压CAT综合试验平台的设计开发创新了思路。     

抗震阻尼器试验台的设计

设计了一种最大输出动态力为1 000 kN的液压阻尼器试验台,对其关键技术问题,如从节能角度对油源的设计、试验台主机及其液压夹紧的设计等进行了分析并提出了相应的解决措施,对类似试验台的设计具有一定的参考价值.试验结果表明,该试验台的油源满足了动静态两种试验工况的要求,解决了动态特性试验时的大流量冲击问题;同时台架的刚度满足了设计指标的要求.     

园形平面油垫低速功耗的最佳值

在静压轴承设计计算中,低速情况下功率耗损取决于油腔半径和油垫半径的尺寸。本文通过对功率公式的讨论,把油腔半径与油垫半径之比归结为一个方程求根,并给出了一个计算程序,算出了使功率耗损最佳的合理比值,为静压轴承设计提供了理论依据。