变转速液压动力源的负载前馈-反馈复合补偿控制

研究了前馈控制和反馈控制的原理及优缺点,提出采用负载前馈-反馈复合补偿控制策略实现液压动力源在典型工况下的恒流量控制。以变转速机电液系统实验平台为基础,建立变转速液压动力源的Simulink仿真模型,分别在简单PID反馈控制和复合补偿控制策略下进行仿真和实验,结果证明了该复合补偿控制策略在液压动力源恒流量控制中的可行性和有效性,其抗负载扰动性能明显优于简单PID反馈控制。     

基于负载自适应的高升力系统高效液压驱动技术

民用飞机对经济性特别关注，大型民用飞机高升力系统工作时间虽短，但消耗功率却很大，可达到主飞控作动系统的3倍以上。传统的飞机高升力系统普遍采用节流控制的液压驱动方案，导致液压驱动效率低。介绍了高升系统应用的4种典型液压驱动方案，阐述了应用变排量液压马达的高效液压驱动理念，对4种方案进行了建模和仿真分析。结果表明，变排量液压马达驱动系统比其他方案的综合效率高21%以上，为国内科技人员研发大型民用飞机高升力系统提供参考。     

变转速泵控马达液压系统仿真分析

变转速液压驱动系统是一种新型的节能传动系统。本文对变转速泵控马达液压系统进行了仿真分析,建立了系统中变频器、异步电动机、定量泵、马达以及负载的数学模型。仿真中采用了PID控制、输入前馈及负载前馈相结合的复合闭环控制技术。仿真结果表明这种控制策略能有效地解决系统存在的速度刚性低,控制特性差等问题。     

The concurrent implementation of high velocity control performance and high energy efficiency for hydraulic injection moulding machines

A high servo control response and a high energy efficiency, which are difficult to achieve simultaneously, are requested in hydraulic servo systems of current hydraulic injection moulding machines. This investigation develops new solutions to concurrently implement energy-saving control and velocity control for simultaneously realising high velocity control response and high energy efficiency for injection moulding machines. Two different hydraulic pump systems, including a variable displacement pump and a variable rotational speed pump, are developed and in each one of them two different energy-saving control concepts, such as load-sensing control and constant supply pressure control, are implemented. Thus, for verifying the feasibility of the integrated control systems and comparing the energy-saving effects, velocity control of the hydraulic cylinder can be integrated with four different energy-saving control systems (ESCSs) and also the conventional hydraulic system without energy-saving control. A fuzzy sliding mode control that can simplify the complex fuzzy rule bases is used for solving the complex two-input two-output systems. The experimental results show the excellent performance of the integrated concurrent control systems.     

多级压力源液压切换的位置伺服控制系统

针对传统液压阀控系统传动效率低的问题,提出了一种新型液压回路--多级压力源液压切换系统,给出了该新型液压系统的组成、工作原理、多级输出力的定义以及节能机理的实现,并进行了机理建模;以3个压力等级为例,设计了混合控制策略;搭建了多级压力源液压切换系统原理验证实验台。实验结果表明,多级压力源液压切换系统在位移跟随过程中,压力切换时存在位移和速度抖动;与传统液压位置控制系统相比,该液压系统具有显著的节能效果。     

采用非线性流量特性补偿的直驱式变转速泵控系统轨迹跟踪控制

变转速电机-泵直驱电液系统的发展与伺服技术的提升使得泵控系统在保留高能效特性的同时,具有更高的硬件集成度和更快的响应速度;但是在低转速泵控工况下,此类系统依旧存在泵的流量非线性、流量偏差大等控制难点,使得变转速泵控系统难以完成高精度的执行器运动轨迹跟踪.为实现泵控液压缸系统的精密运动控制,提出了一种新颖的非线性流映射方...     

煤矿液压绞车电液比例闭环驱动系统设计与仿真分析

液压绞车广泛应用于煤矿运输与提升，传统的液压绞车采用手动开环控制，存在自动化水平不高、调速精度低、平稳性差等问题。采用电液比例控制技术改造液压绞车的主变量泵，设计了电液比例闭环驱动系统，建立了变量泵控液压马达的数学建模，并进行了模型简化和仿真分析。仿真结果表明，简化前后系统的阶跃响应基本一致，简化模型可以表示驱动系统的控制模型；采用电液比例闭环控制后，液压绞车具有较好的调速特性，速度跟踪精度高，且平稳性较好。对液压绞车的电液比例改造和提高自动化水平具有借鉴意义。     

地下管道挖掘机刀盘液压系统的设计与仿真

地下管道挖掘机是一种以非开挖的方式完成地下管道挖掘及管线铺设的工程设备,其刀盘采用液压马达驱动。刀盘液压系统的优劣是衡量该设备性能的关键,根据设备的特点分别设计了基于阀控调速、变量泵调速和泵变转速调速技术的三种不同的液压系统作为备选方案,并对这三种系统进行了仿真。仿真结果表明泵变转速调速液压系统的负载波动小、工作效率高,相比于其他两种方案大大减少了流量、压力损失和负载波动,更适合作为刀盘的液压驱动系统。     

兼顾操纵性与节能性的ECHPS可变助力特性与控制策略

转向系统的助力特性设计与控制对重型车辆的操纵稳定性和节能性具有重要影响。以重型商用车旁通比例阀式电控液压转向系统(Electronically controlled hydraulic power steering system,ECHPS)为研究对象,在Matlab/Simulink中建立包含比例电磁阀子模型、机械系统子模型、液压系统子模型和3自由度整车转向动力学模型的ECHPS系统仿真模型,基于能量流原理分析转向助力特性对转向系统节能性的影响,设计了兼顾操纵性与节能性的ECHPS可变助力特性曲线。采用模糊比例积分微分(Proportional integral derivative, PID)控制策略对比例电磁阀的阀芯位移进行控制,使旁通流量随车速可变。搭建ECHPS性能试验台,对ECHPS在不同车速下的助力特性进行测试,试验结果与仿真设计的理想可变助力特性基本一致,可以实现重型车辆低速时转向轻便性和高速时的良好路感,同时改善了转向系统的节能性。     

参数摄动对四足机器人液压驱动单元位置控制特性影响

高性能四足仿生机器人的设计要求驱动其关节运动的液压驱动单元具有良好的动态特性,但由于液压驱动单元工作参数摄动和其固有的复杂非线性,使得多数情况下液压驱动单元的控制性能受到制约.采用机理建模方法,针对四足机器人采用的一种对称阀控制对称缸的液压驱动单元结构,综合考虑控制器饱和特性、伺服阀压力-流量非线性、伺服缸活塞初始位置变化、库伦摩擦非线性等因素的影响,建立了液压驱动单元非线性数学模型,给出了其液压固有频率和阻尼比表达式;运用Matlab/Simulink软件系统搭建了其非线性仿真模型,在相同工况下,分析了不同控制器比例增益的液压驱动单元位移阶跃响应的仿真及试验结果,以验证仿真模型;并搭建了液压驱动单元性能测试试验台,通过仿真与试验分析,进一步研究了控制器比例增益、系统供油压力、液压驱动单元初始位移、负载力、负载质量、负载刚度对液压驱动单元动态特性的作用机理和影响规律.研究结果表明,建立的非线性数学模型准确、实用,且以上参数的改变均会对液压驱动单元位置控制特性产生不同程度的影响,其影响规律可为四足仿生机器人液压驱动单元控制器参数的在线优化奠定基础.     

液压挖掘机器人的力与位置混合控制系统的研究

利用模糊滑模控制理论和混合控制理论设计了力和位置混合控制器,它在对液压缸的驱动力进行控制的同时,又对液压活塞杆的位置进行跟踪控制。仿真试验表明,模糊滑模控制器既具有滑模控制鲁棒性好和响应速度快的特点,又利用模糊控制有效地削弱了普通滑模控制的抖振现象,能够很好地满足挖掘机器人运动系统的要求。     

黏性流体环境中压电宏纤维致动柔性结构的流固耦合振动特性及试验

柔性结构与周围流体的耦合作用机制广泛应用于仿生机器人、水下航行器、精密仪器及生命医疗等领域。具有驱动变形大、防水性好且柔韧性好的压电宏纤维（Macro fiber composite,MFC）致动器是水下柔性结构变形控制的首选。建立MFC内部致动弯矩和水动力载荷共同作用下柔性结构的流固耦合动力学模型。对粘贴MFC致动器的柔性结构特征截面进行计算流体动力学（Computational fluid dynamics,CFD）分析,得到不同振动特征频率下柔性结构周围流场、压力分布及所受水动力载荷,分别拟合得到MFC致动柔性结构水动力函数的实部和虚部表达式。结果表明柔性结构水动力载荷的附加质量和阻尼效应都随着振动频率的增加而减小。在等振动特征频率下,MFC致动梁结构水动力函数的实部大于匀质等截面梁的实部;在高振动频率下其水动力函数虚部同样大于匀质等截面梁。试验测试了MFC致动柔性结构的水下振动特性,试验所得MFC激励下柔性结构末端稳定振动的幅频特性和相频特性与建立的耦合动力模型相吻合,证实了所建立MFC致动柔性结构的水动力函数及流固耦合振动模型的有效性。     

变频液压技术在注塑机中的应用

本文介绍了变频液压技术的原理及变频液压技术在注塑机中的应用和发展，总结了变频液压技术在注塑机中应用的优点，针对注塑机变频液压系统的几个关键问题进行了详细的分析。指出注塑机变频液压系统是注塑机驱动控制系统发展的重要方向之一。     

铺轨机行走液压系统复合控制研究

对铺轨机行走液压驱动控制技术进行了研究。铺轨机行走牵引车由履带牵引车和轮轨牵引车以铰接方式联接，其行走液压驱动系统包括履带泵控马达系统和轮轨泵控马达系统两部分。行走液压系统的控制目标是在不同工况下实现对给定速度的跟踪和两套泵控马达系统所提供的牵引力保持给定的匹配关系。文中首先分析了行走系统的控制特性，根据控制目标提出了基于牵引力和马达排量的前馈式PID的速度和力复合控制策略，在仿真中分别采用了基于常规PID和模糊PID的控制，并对仿真结果进行了分析。     

液压驱动单元力控系统建模及其性能影响因素研究

以四足机器人关节驱动器 液压驱动单元为研究对象,依据液压驱动单元的结构组成原理,采用机理建模的方法,建立其力控系统数学模型,该模型包含了基于辨识得到的伺服阀三阶传递函数、伺服阀的压力 流量非线性环节、伺服缸两腔容积变化因素等。建立液压驱动单元力控系统框图,并利用MATLAB/Simulink平台建立其仿真模型,采用实验测试与仿真分析相结合的方法,研究不同工作参数和不同给定信号下的液压驱动单元力控性能。研究结果表明：比例增益、供油压力、力阶跃量及正弦频率等参数均会对液压驱动单元的力控性能产生影响,该研究工作对四足机器人各关节高性能的力控方法研究提供了理论和实验基础。     

基于功率协调控制的液压挖掘机节能系统研究

在分析发动机工作特性的基础上,根据负载变化的多样性与复杂性,提出了恒功率与变功率相结合的控制策略,通过节能控制器对发动机和泵进行控制,使发动机-泵-负载达到良好匹配。并在液压挖掘机试验样机上进行试验。试验结果表明,采用该控制策略后,缩小了发动机随负载的变化范围,提高了燃油利用率和整机效率,提高了系统的响应速度,达到较好节能效果。     

负载敏感变速同步驱动原理与特性研究

液压分流同步驱动以分流元件(如分流阀、分流马达)为控制元件,通过等量分流原理来实现多执行器的同步驱动,具有结构简单、成本低的优点,但在时变负载或大偏载工况下分流元件的分流精度显著降低,难以满足高精度同步需求。据此,提出负载敏感变速同步驱动系统,其由负载敏感变量泵和负载敏感分流阀构成,其中负载敏感分流阀是一种新型的分流阀,其利用负载敏感压力补偿原理可以消除时变负载和偏载对同步精度的影响,并具有调速以及负载敏感的功能。首先,阐述负载敏感分流阀及变速同步驱动系统的结构和工作原理;然后,基于AMESim建立系统仿真模型;最后,在变速、时变负载、大偏载等工况下研究了新型分流阀及其同步系统的同步特性。结果表明:在时变负载和大偏载下,分流阀的分流误差小于1‰,其远远低于现有分流阀的分流误差,并实现了高精度的变速同步驱动,且系统效率较高,可取代一部分价格昂贵、维护困难的闭环同步驱动。为高精度的分流阀及变速同步驱动奠定了理论基础,可丰富液压同步驱动的理论和形式。     

D+A组合控制多泵源液压系统泵阀复合控制研究

针对传统大功率多泵液压阀控系统中由于泵源输出与负载流量需求不匹配,导致液压系统传动效率低下的问题,在数字泵PCM控制概念的基础上提出一种基于数字+模拟（D+A）组合控制多泵源液压系统。通过流量区域划分方法,给出该系统的构型原则,其中定量泵组排量比采用二进制编码,由1台变量泵补偿定量泵的阶跃流量差值;建立多泵源液压系统流量状态矩阵,通过求解得到泵组的控制信号;为了减少阶跃流量冲击对系统控制特性的影响,提出多泵源液压系统泵阀复合控制策略,并对该系统输出特性进行试验研究。试验结果表明在泵阀复合控制策略下,多泵源液压系统具有良好的动静态特性和节能效果。正弦位置跟随精度达到±0.1 mm,滞后约为100 ms;由于采用D+A组合流量控制和比例溢流阀压力控制,始终使多泵源液压系统输出的流量和压力分别高于负载所需要流量10 L/min和压力2 MPa,使该系统的溢流和节流损失大大降低。     

一种变量泵斜盘电液伺服控制系统研究

针对航空动力系统变量柱塞泵斜盘角度控制,设计并实施了一种简化结构的节流式电液伺服控制系统。通过数字仿真简化系统模型,并为斜盘位置控制设计控制算法,在X型航空发动机特性半物理仿真试验系统上完成了功能试验。结果表明,结构简化的变量泵斜盘位置电液伺服控制系统工作有效、快速、稳定。     

自卸车D型举升机构优化设计

利用ADAMS软件中参数化建模与分析功能,建立了自卸车举升机构的参数化模型,以举升过程中工作油缸最大推力最小为优化目标,对举升机构的各铰接点位置布置进行了优化设计。