Time Optimal Trajectory Planning for Large Hydraulic Driven Lift Svstem with Multistage Hvdranlic Cvlinder

采用分段线性控制方法控制含多级液压缸的大型液压举升系统时,由于加速度不连续,易在举升过程中产生较大冲击.为消除举升过程中多级液压缸换级碰撞带来的液压冲击,提出了采用分级规划的策略.对每一级进行轨迹规划时,为保证举升过程的平稳性,采用B样条函数对举升负载的轨迹进行规划.在综合考虑工程实际中的液压系统压力、流量及负载横向过载约束的基础上,建立了举升系统的时间最优轨迹规划模型.针对解析法计算多级液压缸的最大速度和驱动力困难等问题,通过引入罚函数,提出一种改进的粒子群优化算法求解时间最优轨迹规划模型.含二级液压缸的某大型液压举升系统的仿真结果表明,提出的分级规划策略和时间最优轨迹规划方法是有效的.     

模块举升车液压控制系统设计与研究

针对核电厂重型模块安装时水平搬运和垂直吊装的需要,研制了模块举升液压系统及整车调平液压系统,重点解决举升过质心后液压缸进入负值负载状态下的液压系统回路设计问题,首先采用两级举升的方案增强了系统稳定性,接着选择带机械锁紧的后支腿液压缸避免了模块举升至过质心状态后给液压回路带来较高压力,消除了高压引起管路爆裂带来的安全隐患,同时通过举升角度的实时反馈加比例流量阀输出流量控制确保在举升时多级缸全程伸出速度的一致性。整个系统经实际试验考核,证明其使用效果较好,整个模块举升工作过程具有很好的鲁棒性与可靠性。     

机场货运平台拖车顶升系统液压缸的同步控制

模拟货运平台拖车实际举升过程中的负载工况,提出多缸液压系统的同步控制策略,对举升液压缸采用分组PID控制.对其中的比例调速阀在AMESim环境下建立其模型,并完成了相关参数的优化.仿真结果表明:PID控制能够满足分组控制的精度要求,流量同步控制可以把同步误差控制在0.5 mm范围内,压力和流量同步在缓变负载下能保持优良特性.     

车载液压系统支撑液压缸的同步控制

针对车载液压支撑系统的同步控制需求,提出一种支撑液压缸同步控制策略。建立非对称液压缸以及电液比例调速阀数学模型,以具体车载液压系统为研究对象,针对液压缸关于输出位移的负载容积函数,搭建了对应Simulink的模型,输出位移返回到液压缸负载容积进行迭代运算,对液压系统的动态特性进行了仿真分析。提出采用交叉耦合的控制方法对两支撑液压缸进行同步控制,通过仿真分析,表明该液压系统同步控制策略同步精度高、响应快速。     

负负载工况下打捆机举升机构的机液联合仿真

以高线打捆机的举升机构为研究对象,为验证所设计的液压系统能否很好地平衡液压缸回程时产生的负负载,同时验证液压缸驱动力是否满足要求,利用MATLAB/Simscape工具箱中的Multibody和Fluids模块,建立高线打捆机举升机构机液联合仿真模型,并进行仿真实验。结果表明：联合仿真能很好地模拟出举升机构回程时在液压系统控制下的液压缸驱动力变化,液压系统对负负载的平衡是有效的,液压缸在运动全程中的驱动力也满足要求,验证了设计的合理性。     

基于ADAMS的自动装填系统举升机构液压系统仿真与闭环控制

以某大口径火炮自动装填系统弹丸举升机构为研究对象,建立了驱动源来自于液压动力的系统模型。为解决大惯量负载在快速提升过程中存在的振动和冲击问题,利用ADAMS提供的控制工具包设计了PD闭环控制并对其参数进行了整定。仿真结果表明:弹丸举升机构在液压缸的驱动和PD控制下,可以完成工作过程中的主要动作,工作可靠平稳。     

三腔液压缸驱动装载机动臂运行特性仿真研究

装载机外负载变化频繁且波动范围大,动臂举升时液压系统峰值功率大,动臂下降时举升装置重力势能经液压阀口以节流损失的形式转化为热能,导致液压油温度升高、系统能量效率低。提出基于三腔液压缸的装载机动臂自重液气平衡势能回收系统,在SimulationX仿真软件中建立了装载机机液联合仿真模型,通过试验结果验证了该模型的准确性。在此模型的基础上,采用已建立的三腔液压缸仿真模型代替原机动臂两腔液压缸,针对空载工况中动臂的举升下降过程进行了仿真研究,对比两腔液压缸与三腔液压缸的运行与能耗特性。研究结果表明:在蓄能器初始压力为6 MPa时,该系统具有与原机相同的运行特性,液压泵峰值功率降低57. 1%,能量消耗降低约39. 5%。     

大型矿用自卸车举升液压系统设计与仿真

针对大型矿用自卸车举升液压系统高压、大流量的特点,借鉴国外同类车型举升液压系统原理,设计了由6个盖板式插装阀和2个螺纹插装阀组成的新型举升液压系统原理图,实现举升、停止、下降和浮动4个动作。以某大型矿用自卸车为例,利用Automation Studio仿真软件,对举升液压系统进行建模和仿真,得到该车在货厢举升过程中,举升油缸位移、无杆腔和有杆腔油液压力随时间的变化曲线。由仿真结果可知:各级油缸伸出时、由举升转换至停止和停止转换至下降时均存在压力冲击,最大冲击峰值为29.0 MPa。     

多级液压缸级间缓冲性能数值模拟

多级液压缸换级时的级间缓冲性能会对液压系统工作的平稳性及安全性产生影响。以某三级液压缸为例,采用基于动网格及UDF（用户自定义函数）的三维非稳态计算流体力学方法,并计入活塞与缸筒的摩擦力,对收回阶段的液压油流动及活塞运动特性进行计算,分析液压缸的缓冲和换级性能。结果表明：采用圆柱形缝隙节流效果明显,但单个活塞收回时间较长,存在两级活塞同时运动的情况;换级时会产生较大的压力及加速度突变,导致系统产生液压冲击和振动。模拟结果能够为多级液压缸缓冲结构的优化设计提供参考。     

模糊(Fuzzy)控制的液压位置伺服系统

本文提出采用微型计算机进行模糊控制的液压位置伺服系统。该系统将微型计算机的灵活性与开关式液压伺服系统的优点结合起来,因此,控制精度高、可靠性好,结构简单、负载变化影响小、使用维修方便。同时,采用时间最优模糊控制取代多级继电器控制方式,在实际系统实验中取得了满意的结果。本文还对模糊模型的相平面表示方法及利用微型计算机自学习程序设计最优模糊控制器进行了研究。     

基于ADAMS的多级液压油缸建模与仿真

介绍了多级液压油缸的结构和工作原理,利用ADAMS软件,通过将多级液压油缸分解成多个单级液压油缸,建立了多级液压油缸机械-液压耦合动力学仿真模型。以某型号矿用自卸汽车为例,进行了液压举升系统的仿真,并进行了现场试验,试验结果验证了仿真模型。仿真和试验结果表明,多级液压油缸工作中,在各级缸筒伸出瞬时,液压油缸无杆腔内会出现较大的液压冲击。     

多级伺服阀驱动的液压执行器非线性前馈控制

为了满足自由活塞发电机(FPLG)中液压执行器对高频率和大行程的要求,设计了一种多级伺服阀驱动的液压执行器非线性前馈控制器。主要包括一个双动液压工作的活塞和一个三阶段成比例的伺服阀驱动。提出的前馈控制器结合传统的反馈控制方法,并基于反演模型生成前馈控制算法,在考虑了系统的预测负载力的条件下,前馈控制器接受液压执行器上承受的预测动态负载作为输入,用于跟踪预期轨迹的最佳输入信号。通过模拟测试验证了该控制器的有效性和实用性,满足了自由活塞式发电机发展的需要。     

基于AMESim的运动平台液压系统压力跃变分析

运动平台广泛用于磨床、刨床、振动台等液压设备中,通常采用单出杆液压缸,当系统换向时,存在换向压力冲击和油缸的压力跃变。目前针对这些问题的解决措施主要有：缓冲油缸、先释压后换向、采用蓄能器吸收压力冲击、或将单出杆缸改为双出杆缸的方法。针对运动平台因为非对称液压缸的使用而引起的系统震动问题,提出了差动缸控制方案和双阀控制方案。并利用AMESim建立系统液压模型进行仿真。结果表明,两种方案可以很好地解决换向冲击和压力跃变问题。     

基于最优化理论自卸车液压举升机构优化设计分析

液压举升机构是自卸车重要组成部分,也是衡量整车性能的主要部件之一,其结构和性能对整车寿命和安全具有重要影响。根据液压举升机构的结构特点和性能特征,运用最优化理论,利用MATLAB建立自卸车液压举升系统数学模型并进行优化分析,运用ADAMS搭建液压系统及举升机构分析模型。以举升缸容量、举升力为优化设计目标,以举升缸铰接点位置为设计变量,考虑边界约束、不干涉性约束、举升缸安装长度约束、最高油压约束等4个约束条件,对机构进行优化分析。搭建液压举升机构试验台进行试验分析,对最优化设计进行验证。分析结果可知:举升缸安装长度和最大行程分别减少6.4%和4.0%,最大举升力和容量分别降低3.6%和6.97%,同时举升时间缩短7.26%,第一级和第二级缸径相对减小6.5%和7.7%。容量减少和缸径减小有利于流量减小、油泵等的选型和整车布置,研究方法和结论为实际设计生产提供参考。     

泵阀并联驱动液压缸抗干扰控制器设计

根据液压升船机、多自由度试验平台等重载、长行程单出杆液压缸控制系统高性能和高效能的要求,采用阀控开式回路和泵控闭式回路并联驱动非对称液压缸系统。该系统本身可以兼顾效能和性能,但还要保持性能。由于速度和位移传感器存在电磁扰动问题,为了抑制该扰动,提出在PID位置反馈控制基础上,增加抗干扰观测器策略,并通过仿真对该系统控制性能进行验证。仿真结果表明：与传统的PID控制方法相比,该方法能够精确估计出正弦扰动,并在前馈进行补偿,消除频率已知的单正弦扰动的影响,从而抑制检测扰动,使系统更快地跟踪给定信号。     

基于ADAMS自卸车液压举升缸铰接点位置优化分析

自卸车液压举升机构由本车发动机提供动力实现车厢卸下和回位,以此实现货物的快速高效运输。以某自卸车举升系统为研究对象,对该车液压举升缸铰接点位置为优化设计对象,建立系统的虚拟样机模型,对液压举升机构的运动学和动力学特性进行分析,并对举升机构液压缸的铰接点位置进行优化设计。利用ADAMS建立自卸车后置直顶式液压举升系统的仿真模型,对后置直顶式液压举升机构进行优化设计,考虑边界约束、不干涉性约束、举升缸最大摆角约束、举升缸安装长度约束和最大缸径约束以及最大举升容量约束等6个约束条件。以举升缸最大长度最小为优化目标,确定了举升缸的参数后,再以举升缸的最大举升力最小为目标对举升机构进行优化分析,得到了液压缸铰接点的最佳位置,使得最大长度减少了14.5%,最大举升力减小了1.47%,为改进设计提供有力的依据。最后进行试验分析,验证了理论分析的准确性。     

液压缸驱动平面转动机构的等效负载折算方法研究

针对液压缸驱动平面转动机构的等效负载折算问题,利用等效力矩法推导得到等效质量和等效黏性阻尼系数计算公式,并利用AMESim仿真平台对液压缸驱动平面转动机构进行建模和仿真,通过比较等效后系统液压固有频率和阻尼比理论计算结果与等效前机构液压固有频率和阻尼比仿真结果,证明了理论分析得到的等效质量和等效黏性阻尼系数计算公式是合理的。所提出的等效负载折算方法,同样适用于采用气缸或电动缸驱动的平面转动机构。     

基于多执行器协调的锻造操作机夹钳垂直提升控制

针对单缸控制锻造操作机提升过程的夹钳非线性升降现象,提出采用缓冲缸和升降缸协调的方法来控制夹钳垂直升降运动,建立了双缸协调轨迹的求解框图,并以夹钳垂直提升为边界条件分别求解,得到了升降缸和缓冲缸协调控制的理论轨迹曲线。在此基础上综合考虑机械、液压、电控系统非线性因素的影响,决定采用前馈补偿方法来提高双缸协调的位置精度。最后基于模拟试验台对采用传统PID、前馈补偿方法的控制效果进行了对比。试验结果表明,采用前馈补偿方法能够有效减小夹钳垂直升降时的水平误差。     

一种双向三级等推力液压油缸的设计

针对传统多级液压油缸工作压力小,各级推力小且不等,活塞杆单向伸出距离长、挠度大,工作时稳定性和可靠性差、使用寿命短等缺陷,对其整体结构进行重新设计。采用不同的缸径和活塞杆直径,通过内部配油座合理排列组合,实现了三级等推力且推力较大;采用活塞杆双向伸出结构,使活塞杆单向伸出长度短,伸出挠度小,防止部件被啃伤。通过以上的改进,液压油缸的稳定性及使用寿命大大提高。设计的产品已获发明专利(ZL201310691041.5)。