阀控液压缸系统匹配特性模拟与试验研究

大型飞机结构强度试验中,通过流量估计和载荷估算选取阀控液压缸系统,可能导致阀控缸系统匹配性较差,造成其工作能力不足,影响结构试验加载系统的加载性能。为此,基于AMESim软件,建立阀控液压缸系统的模型,对其匹配性进行仿真分析,给出了阀控缸系统比例增益的边界值,并对该方法进行物理试验验证。结果表明:本文方法有效,使得结构试验加载设备工作性能有较大提升,为大型飞机结构试验的阀控缸系统的选型和设计,同时为后续阀控缸系统匹配性数据库的建立提供了理论参考。     

电液伺服阀和非对称液压缸匹配特性的试验研究

电液伺服阀和非对称液压缸是大型飞机结构强度试验中主要的加载设备。目前,对二者的匹配性问题未给予充分重视,可能造成其组成的试验加载设备工作能力不足,影响飞机结构试验运行。为此,本文搭建了悬臂框架结构试验平台,对吨位2t、行程1m的液压缸和3种穆格公司的伺服阀进行了匹配性的研究。通过试验研究,确定了控制器比例增益P的边界。在P增益的边界内,P最大时二者匹配性最好。本文研究结果对结构试验加载设备工作性能有较大提升,为大型飞机结构试验的阀控缸系统的选型和设计提供了方法。     

铁塔液压加荷系统及参数匹配探讨

目前,电液伺服系统广泛应用于架设高压电力输送线铁塔的加荷试验。由于要求很大的加荷力及长的行程,在液压伺服系统中促使采用大直径不对称结构的液压缸,但在市场上供应的伺服是对称的。为了使伺服系统构成良好性能和合理结构尺寸,其中最重要的是伺服和液压缸间参数匹配。此外,试图打破常规的对称阀控不对称缸的方法,本文对不对称阀控不对称缸构成的液压加荷系统也进行了参数匹配研究,显然用于此类系统有其优点,值得开创应用。     

带补偿因子的双模糊控制在电液伺服阀控非对称缸系统上的应用研究

为解决电液伺服阀控非对称缸系统在进行对称运动时由于液压缸的非对称性带来的控制非对称问题,提出一种含补偿因子的双模糊控制算法。以电液伺服阀控非对称缸系统为对象,针对非对称液压缸在两个运动方向上动态特性的非对称性问题,采用含补偿因子的模糊控制器进行补偿。同时,针对负载力大范围变化的特点,采用模糊PID控制算法来适应负载的变化。模糊PID控制器及含补偿因子的模糊控制器以经过跟踪微分器处理的误差及误差的微分作为输入,模糊PID控制器输出为PID控制器各项系数,含补偿因子的模糊控制器输出为补偿因子,结合模糊PID控制器,形成有效解决非对称液压缸非对称性问题的控制方法。仿真和试验结果表明,提出的控制方法能够有效解决电液伺服阀控非对称缸系统的控制非对称性问题,并拥有良好的控制效果。     

基于流量近似的阀控液压缸动力机构建模

由于非对称缸两腔的非对称性,采用与对称缸类似的方法建立其工作点线性模型时,需要对两腔压力微分做更多的近似处理,模型误差较大。在液压缸负载流量线性方程推导过程中,提出采用对两腔流量进行近似处理的方法,得到适用于不同活塞位置的阀控非对称缸统一模型;应用于对称缸,所得结果与采用传统方法得到的相同,表明所得非对称缸模型误差较小。将零位附近负重叠区内伺服阀中液压油通流状态看作液压缸正反向运行时的两种通流流态共存,得出零位附近的流量增益和流量-压力系数计算公式。不同活塞位置、不同阀芯位移等多个工作点仿真测取的模型参数与理论计算结果相差很小,不同工作点的闭环控制试验曲线与基于理论计算模型的仿真曲线一致,表明所得阀控缸模型误差小。     

负遮盖四通伺服阀的静特性分析

本文根据功率匹配原则,定义了对称阀控不对称缸系统的负载压力和负载流量,并对一应用于并联式液压平台的负遮盖伺服阀进行了静特性分析,认为阀的特性同其所处系统的结构有关;另外,相比于零遮盖伺服阀,负遮盖阀由于预开口的存在,增加了阀的中位泄漏,降低了系统的输出刚度,但明显提高了阀压力－流量特性曲线的线性度,提高了系统的稳定性。     

阀控非对称液压缸建模方法研究

从阀控非对称液压缸特性出发,对负载压力和负载流量进行了重新定义,并推导出适用于阀控非对称液压缸和阀控对称液压缸的数学模型,为阀控缸系统的静动态特性分析提供了理论基础。     

风机风量调整集成式机液伺服液压缸刚度特性分析

介绍了一种集成式机液伺服液压缸的结构及工作原理,建立了集成式机液伺服液压缸的数学模型,推导出机液伺服液压缸的动态刚度表达式。针对具体型号的机液伺服缸用MATLAB编写程序,得到不同参数下的动态刚度曲线并对结果进行了分析,分析表明阀正开口量、负载质量、阀口面积梯度对集成式机液伺服液压缸动态刚度均有很大影响,适当减小阀正开口量和面积梯度,增大负载质量,可以提高集成式机液伺服液压缸的动态刚度,为设计集成式机液伺服液压缸提供理论依据。     

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。     

液电混合高能效直线驱动系统控制及仿真分析

现有电液控制系统为控制液压缸位置,采用比例阀或伺服阀,造成了非常大的节流损失。为改善能效,提出了一种采用电-机械执行器和液压缸的新型液-电混合驱动系统,电-机械执行器用于控制负载运行速度和位置,主要克服惯性力;液压缸主要克服外负载力。为了抑制二者之间的耦合影响,电-机械执行器采用位置闭环控制,并在转矩环补偿干扰力。控制阀主要起液压缸换向作用,节流损失很小,以设定的电-机械直线执行器输出力阈值为基础,通过调节泵压力(液压缸进油压力)或阀开口(液压缸回油压力)控制液压缸输出力。研究结果表明,所提系统具有与阀控缸系统相同高的控制精度,并可大幅减小节流损失。与阀控缸系统相比,液电混合驱动系统能效提升了43.1%。     

高压伺服控制脉冲试验台液压系统设计

液压系统在工作的时候承受的压力脉冲严重影响着液压元件的寿命。该文设计了一种压力脉冲试验台模拟飞机液压系统液压缸所承受的T型压力脉冲,采用伺服阀对液压缸进油腔压力直接进行控制,以确保试验曲线的准确性。建立了AMESim仿真模型,并通过仿真分析影响脉冲曲线的因素,验证了系统的正确性,为试验台的合理搭建提供支持。分析和仿真表明:压力脉冲的上升速率与伺服阀的瞬时通流能力直接相关。     

泵控缸液压系统全局功率动态匹配图示化监测方法

为在线监测液压系统的运行状态及功率匹配信息,识别其在典型工况下的功率匹配关系,以变转速泵控缸液压系统为例,基于多源信息融合思想,提出了李萨如图和功率圆图的动态功率匹配图示化监测方法.基于LabVIEW开发了测控程序进行变工况下的功率软测量,验证并分析了系统的能效特性.结果 表明:恒定转速下,系统总效率随负载增大先升高后...     

Nonlinear Mathematical Modeling and Sensitivity Analysis of Hydraulic Drive Unit

The previous sensitivity analysis researches are not accurate enough and also have the limited reference value, because those mathematical models are relatively simple and the change of the load and the initial displacement changes of the piston are ignored, even experiment verification is not conducted. Therefore, in view of deficiencies above, a nonlinear mathematical model is established in this paper, including dynamic characteristics of servo valve, nonlinear characteristics of pressure-flow, initial displacement of servo cylinder piston and friction nonlinearity. The transfer function block diagram is built for the hydraulic drive unit closed loop position control, as well as the state equations. Through deriving the time-varying coefficient items matrix and time-varying free items matrix of sensitivity equations respectively, the expression of sensitivity equations based on the nonlinear mathematical model are obtained. According to structure parameters of hydraulic drive unit, working parameters, fluid transmission characteristics and measured friction-velocity curves, the simulation analysis of hydraulic drive unit is completed on the MATLAB/Simulink simulation platform with the displacement step 2 mm, 5 mm and 10 mm, respectively. The simulation results indicate that the developed nonlinear mathematical model is sufficient by comparing the characteristic curves of experimental step response and simulation step response under different constant load. Then, the sensitivity function time-history curves of seventeen parameters are obtained, basing on each state vector time-history curve of step response characteristic. The maximum value of displacement variation percentage and the sum of displacement variation absolute values in the sampling time are both taken as sensitivity indexes. The sensitivity indexes values above are calculated and shown visually in histograms under different working conditions, and change rules are analyzed. Then the sensitivity indexes values of four measurable parameters, such as supply pressure, proportional gain, initial position of servo cylinder piston and load force, are verified experimentally on test platform of hydraulic drive unit, and the experimental research shows that the sensitivity analysis results obtained through simulation are approximate to the test results. This research indicates each parameter sensitivity characteristics of hydraulic drive unit, the performance-affected main parameters and secondary parameters are got under different working conditions, which will provide the theoretical foundation for the control compensation and structure optimization of hydraulic drive unit.     

直驱式力马达阀性能检测系统

直驱式力马达阀（FMV）因响应快、控制精度高、抗污染能力强等特点被广泛应用于轧机自动厚度控制系统。对FMV的各项性能指标进行有效、实时的检测是控制钢材生产成本的一个重要环节。传统的伺服阀测试系统一般通过负载腔之间的流量、压力变化来检测其静态特性,这一原理可有效用于三位四通伺服阀的静态性能检测。而直驱式力马达阀是一种特殊的三通阀,它的性能指标无法像常见的三位四通伺服阀一样通过负载腔之间的流量、压力变化来检测。提出并实现了一种直驱式力马达阀性能测试方法,根据液压阀测试性能指标,设计、搭建了用于检测直驱式力马达阀性能的测试平台,有效检测了FMV的性能指标并绘制了其性能曲线。结果表明,根据伺服阀测试标准所提出的直驱式力马达阀性能测试方法以及所搭建的测试系统可有效用于FMV的静态性能指标的检测。     

油液混合动力挖掘机建模与参数匹配仿真研究

为提高油液混合动力系统挖掘机的节油效果及操控性能,对某21 t油液混合动力挖掘机进行了参数匹配仿真研究。基于元件样本曲线及试验测试曲线,建立混合动力挖掘机数学模型和整机AMESim/Simulink联合仿真模型。根据动力源驱动结构、工作原理及负载特性,确定了释放策略。利用AMESim/Simulink联合仿真,分析不同辅助马达与蓄能器参数对燃油消耗量的影响,并依此确定系统匹配参数。仿真对比分析了参数匹配后的混合动力系统与原系统动臂油缸下降速度、发动机输出扭矩、燃油消耗量、燃油消耗率。结果表明,相对于原系统,节油率为12.5%,节油效果显著。     

飞机液压系统伺服舵机热力学分析与计算

为减少飞机液压系统故障,从温度控制层面对飞机液压伺服舵机进行热力学分析。将液压伺服舵机的物理模型简化为伺服阀控制作动筒的形式,建立液压伺服舵机热力学模型。根据热力学第一定律,采用集中参数法建立热力学方程。基于MATLAB平台,采用龙格-库塔法对舵机热力学模型进行编程仿真计算,得出舵机各节点温度分布曲线。将仿真结果与实验数据进行了对比,对比结果验证了飞机液压伺服舵机热力学模型的正确性,该模型可应用于飞机液压系统动态温度计算。     

电驱动挖掘机流量匹配系统动臂特性研究

以6 t液压挖掘机动臂为研究对象,提出伺服电机驱动定量泵的流量匹配控制系统。在SimulationX中搭建伺服电机仿真模型,通过与伺服电机响应特性试验结果对比,验证伺服电机模型的准确性;建立液压挖掘机动臂机械结构多体动力学与电液系统的联合仿真模型,仿真分析了不同控制方式下,动臂的运行特性和能耗特性。结果表明,与负载独立流量分配(LUDV)系统相比,采用伺服电机驱动定量泵流量匹配控制的动臂能耗降低约13.6%。     

液压高速冲击模拟系统

设计了一套液压式高速冲击模拟系统。采用高压蓄能器供油，通过伺服阀控缸系统将液压能转换为冲击能，模拟冲击速度与加速度的动态变化过程，并且具有冲击角度调整功能。介绍了液压冲击模拟系统的组成与工作原理，重点分析了液压冲击机构；建立了基于蓄能器供油的伺服阀控缸系统动态模型，分析了其简化模型和基本特性；分析了冲击动态模型中各参数对于冲击过程的影响。最后介绍了液压冲击模拟系统的原理样机，并给出了冲击试验数据。     

阀控液压伺服系统的辨识与优化设计研究

根据阀控缸电液位置伺服系统的组成,对系统中的阀控缸的数学模型进行了研究,并通过系统辨识的方法得到了阀控缸系统的闭环传递函数,控制器采用全维状态反馈,以二阶工程最佳为优化目标建立了系统的仿真模型。仿真结果表明该控制器实现了液压位置伺服系统的极点配置,完成了优化目标。表明全状态反馈控制能够提高液压伺服系统的位置跟踪精度,具有工程可行性。     

伺服阀控缸位置控制系统的模糊控制和模糊-PI复合控制比较

伺服阀控缸位置控制被广泛应用于各种场合,如数控机床、民航飞机等。该文针对伺服阀控缸位置控制系统模糊控制和模糊-PI复合控制进行比较,说明模糊控制的特点和模糊-PI控制的优势。