Simulation and experiment research on the proportional pressure control of water-assisted injection molding

Water-assisted injection molding (WAIM),a newly developed fluid-assisted injection molding technology has drawn more and more attentions for the energy saving,short cooling circle time and high quality...     

变量泵、比例阀和蓄能器复合控制差动缸回路原理及应用

提出用单台变速泵或伺服泵,结合蓄能器和旁通比例节流阀复合控制差动缸,改善注塑机能量效率的回路原理。液压泵仅在液压缸进给过程工作,蓄能器存储液压缸运动和制动过程的能量并用作液压缸回程的动力。比例节流阀控制液压缸回程的运动速度,通过新提出的流量校正原理,消除蓄能器内压力变化和负载对阀流量的影响,使液压缸的速度能够实时跟踪预定的轨迹。同正反向都采用泵驱动的原理相比,可消除回程中电动机制动产生的能耗。研究表明,新的回路原理可满足注塑机控制性能的要求。     

基于蓄能器的节能回路控制策略研究

为实现重物势能回收再利用,以蓄能器为储能元件,设计闭式液压系统的节能回路。引入电磁比例减压阀,研究以蓄能器压力、外负载及速度为判断参数的控制策略。建立AMESim-Simulink联合仿真模型,分析回路压力与流量特性。仿真结果表明,该控制策略可使节能回路中的压力与流量稳定,并满足外负载与速度变化的需求。     

双工位燃油总管试验器喷嘴入口压力控制系统动态特性分析

给出了由液压泵、比例溢流阀、蓄能器、压力传感器以及节流口组成的双工位燃油总管试验器工件入口处闭环压力控制系统的原理图,建立了该系统的数学模型及Simulink仿真模型,提供了与试验器真实相符的控制参数,分析了其压力动态响应特性,并绘制了相应的响应曲线。     

高压气体压力及流量控制系统

构建了一个高压气体压力及流量控制系统。该系统的硬件部分主要由控制器、电磁比例阀、压力伺服阀、减压阀、截止阀、压力传感器、节流孔板等组成。软件部分由2个模块组成,其中压力控制模块以PI方法为基础,通过电磁比例阀、压力伺服阀实现对气体压力的控制;流量控制模块以PID方法为基础,根据压力差与流量之间的关系,通过控制节流孔板前后的压力差对流量进行较精确的控制。该系统已成功应用于工业生产中。     

有源先导级控制的电液比例流量阀特性研究

针对现有技术采用压差补偿器或插装式流量传感器控制流量,会降低阀的通流能力,增加系统的功率损失和发热;大流量场合只能通过阀开口面积间接控制流量,受负载变化影响控制精度低;低工作压力范围可控性差、动态响应慢;大通径采用三级结构,构造复杂等问题,提出用小功率伺服电动机驱动小排量液压泵/马达(有源)、结合液压晶体管(Valvistor),构造新的低能耗、高可控的电液比例流量阀。该方法可扩大阀的流量控制范围,提高阀在低压时的动态响应。建立阀的静态数学模型,分析获得影响阀负载流量特性最主要的因素是反馈节流槽预开口量大小;进一步建立阀的动态数学模型,获得主阀芯稳定条件。根据阀的结构组成,建立阀的仿真模型,仿真分析主阀各参数对主阀性能的影响。结果表明,反馈节流槽预开口量越小,主阀负载流量特性越好;主阀口压降越大,主阀芯响应越快;但由动态数学模型可知主阀口压降太大且先导流量较小时,阀的稳定性也会降低。研究也表明,在保证主阀良好的动态特性前提下,可通过使先导泵/马达转速随负载压力变化,实现对阀的流量补偿,从而改善阀的负载流量特性。     

快锻系统压力位移复合控制节能研究

针对锻造液压机普通电液比例阀控系统快锻工作过程中,系统定压输出、回程缸背压腔压力过大,系统传动效率低的问题,提出了一种基于压力位移复合的控制策略,在保证控制精度的前提下,同时进行了回程缸背压腔压力控制和泵口压力负载敏感控制。通过建立液压机压力位移复合控制的整体数学模型,对其节能机理进行了研究,并分析了影响其节能效果的两个重要因素--回程缸背压腔压力pb和泵口与工作腔压力差值Δp。实验结果表明,基于压力位移复合控制的液压机快锻系统加载时系统位置误差达到1.5mm,与传统的电液比例阀控系统相比,装机功率降低至传统电液比例阀控系统装机功率的52.3%,功耗也降低为普通比例阀控系统的49.2%。     

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。     

伺服电动机直接驱动定量泵液压系统在精密注塑中的应用及其控制策略

精密和节能是注塑工业的两大发展趋势。针对传统液压系统注塑机注塑过程的高能耗、低响应的特点,设计一种伺服电动机直接驱动定量泵的闭环液压控制系统,实现注塑过程的精密节能控制。该液压系统采用伺服电动机驱动定量泵及压力传感器来代替原注塑液压系统中的普通电动机驱动定量泵及压力、流量比例阀,构成一种节能、响应快速、易于实现精确闭环控制的注塑液压系统。基于上述液压系统,提出一种基于模糊滑模控制的压力、速度控制策略,达到了注塑过程液压系统压力、流量的精确控制。并根据注塑过程中压力、流量耦合的特点,提出一种压力、速度切换控制策略。试验表明采用该模糊滑模控制方法及压力、速度切换控制策略的伺服电动机直接驱动液压系统注塑机响应迅速,压力、速度控制精度高,节能效果好。     

无人机液压弹射系统仿真研究

以液压马达驱动的无人机液压弹射系统为研究对象,给出了无人机弹射起飞和弹射后小车缓冲制动减速的工作原理。基于AMESim分别建立了无人机弹射起飞和小车缓冲制动减速仿真模型,分析了蓄能器最高蓄能压力、蓄能器体积、卷筒半径、插装阀通径、双向马达排量对无人机弹射起飞速度及位移的影响规律。研究了缓冲溢流阀开启压力对小车制动过程速度、位移和液压马达缓冲腔压力的影响规律,为无人机液压弹射系统的设计与优化提供指导。     

喷嘴性能试验器液压系统设计与仿真

航空发动机喷嘴作为整个发动机的重要部件,其性能关乎整个发动机的性能与使用寿命.为满足企业对喷嘴检修设备的需求,达到喷嘴检修时喷射、雾化的前提条件,设计了喷嘴性能试验器的液压系统,并着重对其压力控制系统进行分析;使用AMESim软件搭建伺服阀及压力控制系统的模型.对模型仿真分析的结果表明,在该类小流量、负载敏感的液压系统...     

Pressure regulation for earth pressure balance control on shield tunneling machine by using adaptive robust control

Most current studies about shield tunneling machine focus on the construction safety and tunnel structure stability during the excavation. Behaviors of the machine itself are also studied, like some tracking control of the machine. Yet, few works concern about the hydraulic components, especially the pressure and flow rate regulation components. This research focuses on pressure control strategies by using proportional pressure relief valve, which is widely applied on typical shield tunneling machines. Modeling of a commercial pressure relief valve is done. The modeling centers on the main valve, because the dynamic performance is determined by the main valve. To validate such modeling, a frequency-experiment result of the pressure relief valve, whose bandwidth is about 3 Hz, is presented as comparison. The modeling and the frequency experimental result show that it is reasonable to regard the pressure relief valve as a second-order system with two low corner frequencies. PID control, dead band compensation control and adaptive robust control(ARC) are proposed and simulation results are presented. For the ARC, implements by using first order approximation and second order approximation are presented. The simulation results show that the second order approximation implement with ARC can track 4 Hz sine signal very well, and the two ARC simulation errors are within 0.2 MPa. Finally, experiment results of dead band compensation control and adaptive robust control are given. The results show that dead band compensation had about 30° phase lag and about 20% off of the amplitude attenuation. ARC is tracking with little phase lag and almost no amplitude attenuation. In this research, ARC has been tested on a pressure relief valve. It is able to improve the valve's dynamic performances greatly, and it is capable of the pressure control of shield machine excavation.     

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。     

基于速率观测器的挖掘机器人时延鲁棒控制研究

在挖掘机器人运动控制中,控制元件比例阀在零位存在较大的死区,驱动元件非对称液压缸为非线性系统,使得对铲斗关节实现高性能位置伺服控制难度很大．提出一种基于局部线性化模型的时延鲁棒控制方法;考虑到编码器测量精度较低,对液压缸位移及速率信号提出一种在线鲁棒估计方法,通过对扰动输入的补偿来减小估计误差;提出一种新型的比例阀死区补偿策略,依据参考模型位置输出对比例阀零位进行切换,既不牺牲系统的动态品质,又能有效避免比例阀阀芯的频繁切换．计算机仿真结果表明,这一方法对外部力扰动和参数变化均具有很强的鲁棒性,且新型速率观测器和比例阀死区补偿环节能明显增强液压系统输出的平稳性．     

装载机负载敏感液压系统优化设计及仿真分析

装载机负载敏感液压系统通过压力补偿作用来维持多路阀前后压差的恒定,补偿压差的存在会造成一定的能量损失,降低系统效率和元件的使用性能及寿命。鉴于此,设计提出了增加节能控制阀来降低多路阀补偿压差的节能负载敏感液压系统,利用AMESim仿真软件建立仿真模型并进行分析研究。结果表明,在相同的工况下,改进后的负载敏感系统能够降低工作时多路阀的能量损耗,提高系统及元件的性能及使用寿命。     

电液比例溢流阀在液压加载系统中的应用

液压加载系统是通过动态调节电液比例溢流阀溢流压力,以控制液压缸油液压力,实现对液压系统负载的模拟加载。对电液比例溢流阀在液压加载系统中的应用加以阐述,以及在安装调试过程中电液比例溢流阀出现的问题进行分析、说明,为液压加载系统正确调试和使用提供参考。     

Nonlinear adaptive robust backstepping force control of hydraulic load simulator: Theory and experiments

High performance robust force control of hydraulic load simulator with constant but unknown hydraulic parameters is considered. In contrast to the linear control based on hydraulic linearization equations, hydraulic inherent nonlinear properties and uncertainties make the conventional feedback proportional-integral-derivative (PID) control not yield to high performance requirements. Furthermore, the hydraulic system may be subjected to non-smooth and discontinuous nonlinearities due to the directional change of valve opening. In this paper, based on a nonlinear system model of hydraulic load simulator, a discontinuous projection-based nonlinear adaptive robust back-stepping controller is developed with servo valve dynamics. The proposed controller constructs a novel stable adaptive controller and adaptation laws with additional pressure dynamic related unknown parameters, which can compensate for the system nonlinearities and uncertain parameters, meanwhile a well-designed robust controller is also synthesized to dominate the model uncertainties coming from both parametric uncertainties and uncertain nonlinearities including unmodeled and ignored system dynamics. The controller theoretically guarantee a prescribed transient performance and final tracking accuracy in presence of both parametric uncertainties and uncertain nonlinearities; while achieving asymptotic output tracking in the absence of unstructured uncertainties. The implementation issues are also discussed for controller simplification. Some comparative results are obtained to verify the high-performance nature of the proposed controller.     

破拆机器人负载敏感系统多臂复合动作能量回收研究

 破拆机器人臂系负载敏感系统具有功率自适应节能降耗、结构紧凑等特点,应用十分广泛。然而负载敏感系统中负载敏感泵流量压力仅与系统最大负载相适应,导致多臂复合动作时小负载回路上压力补偿阀能量损失较大。为进一步降低能耗,利用液压马达回收小负载回路压力补偿阀的能量损失,并带动液压泵将回收能量储存在蓄能器中,蓄能器回收能量通过扭矩耦合的方式回馈至主泵实现能量回收。通过AMESim建模仿真结果表明,增加能量回收系统可使复合动作能量回收利用率提升20%以上,系统阶跃响应与未安装能量回收的系统响应基本一致,且速度振荡减小改善了瞬态响应。     

基于两级压力源的液压机快锻节能控制研究

针对传统电液比例阀控快锻液压机系统功率浪费严重的问题,采用四象限负载轨迹分析方法,对其快锻工况下能量分配及流动情况进行研究,得到不同执行器的负载特性,并以满足不同执行器的负载匹配为目标,同时兼顾快锻过程中的能量回收及再利用,提出一种基于两级压力源的新型液压机快锻节能系统。研究两级压力源的参数设计及匹配问题,给出两级压力源构成元件的模型和参数计算方法。采用功率键合图的建模方法,建立快锻液压机系统的数学模型,对两级压力源快锻液压机系统的功率流进行仿真分析;基于0.6 MN液压机试验台,对该快锻系统的控制和节能特性进行试验验证。结果表明,基于两级压力源的新型液压机快锻系统加载时控制精度达到1.5 mm,有用功提高至24.4%。与传统的电液比例阀控系统和采用蓄能器的液压机快锻系统相比,该系统不仅满足了不同执行器的负载匹配需求,而且具有能量存储和再利用的功能,大大降低了装机功率和节流损失,且实现了零溢流。     

凿岩回转推进全液压自适应控制系统

为提升凿岩自适应控制性能,以全液压的方式实现凿岩回转推进自适应控制。通过推进联、溢流阀、负载敏感变量泵等的特殊匹配,实现推进压力液压远控;通过推进压力液压远控、平衡阀耦合两溢流阀设定值、回转压力控制平衡阀开度等技术措施,实现回转推进全液压自适应耦合控制。理论分析、仿真分析及试验测试表明,该全液压自适应控制系统性能良好,可靠性高,有效提升钻进过程的岩层适应性。