桥式气动节能回路的非线性动态优化研究

针对传统气缸动作回路能量利用效率较低的问题,提出一种桥式气动节能回路,其思想是采用4个二位二通换向阀组成1个全桥,通过控制4个阀的开闭时序以实现进排气量的单独控制,充分利用压缩空气的膨胀能做功以实现节能,关注的重点是如何采用非线性动态优化的思想以得到4个阀的开闭时序。设计了桥式气动节能回路的原理图,搭建了相应的桥式回路试验台。针对桥式节能回路,以空气消耗量为优化目标,基于序列二次规划非线性动态优化方法,实现阀时序的计算。通过实验验证了时序的正确性。     

桥式气动回路节能方法实验系统研究

桥式气动回路由多个开关阀独立控制系统进气与排气,可有效节约气动系统耗气量。为了发挥桥式气动回路结构优势,验证理论计算获得的进排气通断时间合理性,实现气动系统节能及活塞运行平稳性,利用LabVIEW开发平台,通过硬件组建、系统建模与软件开发,完成适用于4个开关阀组成的桥式气动回路节能方法实验系统。通过仿真与实验、数据处理与分析,所研发的实验系统功能完善,工作稳定,能够根据定时、定量进排气等多方面需求完成测控功能,检测数据准确有效,实现了对桥式气动回路节能方法理论计算结果的校准及节能效果的评估。     

关于提高气马达效率问题的探讨

本文从分析压缩空气对气缸活塞做功的基本原理入手,提出了通过改进气马达的配气机构以提高气马达中压缩空气的能量利用率,从而提高气马达的效率,并用一个计算实例来论证这个问题。     

压缩空气驱动汽车的全过程能效分析

利用压缩空气携带的能量驱动汽车,被认为是一种绿色驱动技术.本文理论计算了这种压缩空气汽车空气瓶携带的气体做功的能力.也计算了生产这些压缩空气所需要的能量.结果看到,如果按照理想过程(压缩和膨胀),30Mpa压缩空气携带能量驱动汽车的全周期效率是46%;但是如果按照实际循环计算,整个全周期的效率就只有30%左右.     

气缸的脉宽调制控制

使用脉宽调制(ＰＷＭ)方式驱动一般的开关式电磁阀,可以获得与伺服阀及比例阀同样的功能,并构成连续的伺服机构,而且更便宜,更简便。下面介绍的就是用ＰＷＭ方式,对气缸的速度和位置进行控制的一种方案。1　控制系统的结构图1　气动回路原理图气动回路如图1所示。由缸左右两腔流量的连续关系,在稳定状态下式成立:ｖ=ＲＴｓ(Ｑ1 Ｑ2 2Ｑ3)ｐ1Ａ1 ｐ2Ａ2图中和式中　　ｖ———活塞速度Ａ1、Ａ2———活塞有效作用面积Ｆ———外负载Ｑ1、Ｑ2、Ｑ3———通过各阀的流量ｐｓ1、ｐｓ2———供气压力ｐ1、ｐ2———工作腔压力Ｒ———气体常数Ｔ…     

基于高速开关阀的气动泵气压控制系统设计

根据气动泵气压控制系统的需求,设计了基于高速开关阀的气动泵气压控制系统.首先对数字阀的概念、优点和分类进行了概述.介绍了气压控制系统结构,分析了以PWM方式工作的高速开关阀控制原理.采用单片机,设计了气压控制系统硬件结构,开发了驱动电路.最后阐述了PWM信号的产生程序和PWM控制方式.该系统具有开闭效果好、功耗低等优点,而且PWM信号频率和占空比均可调节,表明了高速开关阀在气压控制系统中有广泛的使用价值.     

气动人工肌肉位置离散滑模控制

高速开关阀控气动人工肌肉系统中存在极强的非线性(比如迟滞力,气体的动态流动),并伴随众多不确定性和干扰,难以有效控制。针对高速开关阀控气动人工肌肉单自由度质量弹簧系统,提出了带迟滞力补偿的气动人工肌肉数学模型;基于反馈线性化,设计出了相应的位置离散滑模控制策略。另外,经对高开关阀控气压方式进行线性化,简化了高速开关阀的PWM控制策略。实验结果表明,所提出的控制方案不仅取得了不低于离散抗饱和PID的控制效果,而且具有很大的改进和提升空间。     

超高压大流量气动开关阀的原理和动态特性研究

开关容积减压是为提高效率而提出的一种新型减压方法。对其关键元件超高压大流量气动开关阀的原理、动态特性进行详细的理论和试验研究。利用气动力平衡,解决超高压主阀心驱动力大和响应慢的难题,设计出小流量驱动大开口的超高压大流量开关阀。提出以定容积过程和变容积过程为单元,以控制腔转折点气体压力为标志,对超高压气动开关阀的开启和关闭动态过程进行细分的原则;建立了基于动态过程细分原则的非线性数学模型;分析了超高压气动开关阀动态特性的影响因素、改善措施。仿真和试验表明,所建立的数学模型和理论分析与试验结果是吻合的。     

气动发动机在热发电中的功率问题

通过对二冲程气动发动机的活塞做功进行研究,建立活塞位移的数学模型,并对其傅里叶变换来简化位移公式。然后分析了活塞等压推动过程和绝热膨胀过程,进行了功率计算和MATLAB仿真。实验表明,在不同的气体压力和进气阀开通的截止角度情况下,气动发动机输出功率的变化,为气动发动机在热发电的应用提供了可靠的、有效的依据。     

基于高速开关阀的气动执行器位置伺服控制

本文使用一种五点开关PWM控制算法对高速开关阀控气动执行嚣进行位置伺服控制。分析了开关阀的启闭滞后现象。并提出了一种修正方法，该方法可有效地消除系统的静态误差。实验结果表明。用高速开关阀可以实现快速、精确的气动执行器位置伺服控制。     

新型PZT元件驱动的电液高速开关阀及其大功率快速驱动技术的研究

针对目前电液高速开关阀脉宽调制频率较低的问题,研制了新型压电元件驱动的电液高速开关阀,并研究了该阀的动态特性和静态特性。该阀属于两位三通型锥阀结构的数字阀,样机产品达到了下述性能指标：工作压力p1=10 Mpa,额定流量qV,n=8 L/min,开启时间ton≈1.2 ms,关闭时间toff≈1.7 ms。还分析了这种阀的驱动电路及其工作原理,利用电路的暂态分析理论研究了该阀的大功率快速驱动技术。     

升降压型液压软开关变压器变压性能及参数特性分析

基于DC/DC开关变换器中的四开关Buck-boost变换器,引入软开关技术比对设计了四高速开关阀式升/降压型液压软开关变压器.根据反向环流型四开关阀控制方法,设计出同时满足4个高速开关阀实现软开启的启闭时序.在保证惯性管长度满足集总参数模型的前提下,通过建立模型分析液压开关变压器升/降压以及软开关技术在开关变压器中的...     

双向气动快速开关阀动态特性分析

基于ADAMS对双向气动快速开关阀启闭过程进行动力学仿真,同时使用AMESim模拟气动缓冲装置的最佳安装位置,设计出以自主研发的双向冲击气缸为动力的双向快速开关阀。分析结果表明,在0.7MPa气源压力下,双向气动快速开关阀开启、关闭时间一致,均为0.038s;将气动缓冲装置安装在活塞杆前端距动力转换装置初始点20.5mm处可有效避免因冲击过快导致的阀板撞击阀座而引起的部件破坏;阀轴在开关启闭过程中转速过快,轴向存在位移,设计阀门时需注意这一点。研究结果为易燃易爆介质场合使用的垂直板式蝶阀的设计提供了参考。     

高压大流量气动比例阀稳态气动力数值研究

该文针对高压大流量气动比例阀结构特点及阀芯动力学特性,建立阀芯所受稳态气动力数学模型。然而由于高压气体的可压缩性、阀口流量非线性等因素,难以采用传统气动力理论计算公式准确预测高压大流量气动力比例阀的稳态气动力,为此基于三维N-S方程,采用计算流体动力学(CFD)方法研究稳态气动力的变化特性。结果表明,该气动比例阀工作过程中最大稳态气动力达到气压驱动力的30%,成为影响阀芯响应速度与控制精度的主要因素,且稳态气动力与阀口开度呈强非线性关系。另外为减小稳态气动力的阻力作用以减小动力能源的消耗,应优化内流道结构,实现节能目的。     

离合起步用高速开关阀工作特性与驱动方法研究

在普通脉宽调制(PWM)信号驱动下,高速开关电磁阀的开启和关闭时间较长,反应慢,影响了高速开关电磁阀的控制性能。为了进一步提高高速开关阀的控制性能,在分析高速开关阀工作特性的基础上,提出了多路混合驱动方法,缩短了高速开关阀的开启和关闭时间,减小了压力控制时的压力波动,改善了高速开关阀的控制性能。在汽车离合器起步控制中,使用该方法很好地改善了汽车的起步性能,发动机转速比较平稳,从动盘转速增加趋势的波动较小。     

基于开关阀流量特性的气缸输出力伺服控制研究

该文提出了一种利用开关阀实现气缸输出力伺服控制的新方法。基于高速开关阀自身的体积流量特性,通过对4个高速开关阀开关时序的优化配置,实现气缸输出力的精确快速控制。首先研究开关阀体积流量、PWM占空比和阀进出口压差三者之间的关系,并将其与模糊控制器相结合,建立输出力伺服控制的闭环算法。在此基础上再结合将充放气阀同时打开,调节充放气阀关闭的时间差的错时方法与模式切换设计实现输出力的伺服控制。最后搭建了气缸输出力伺服控制试验平台,开展了试验验证。结果表明,该文所提出的方法能实现准确快速的阶跃控制且稳态误差低于0.5%,并能够较好地跟踪上0.4 HZ的高频正弦和0.1 HZ的低频正弦指令信号。     

纯水高速开关阀的设计与耦合仿真分析

设计了一种纯水高速开关阀，考虑阀中电磁回路、机械部分、液压系统之间的强耦合作用，建立了耦合数学模型，并利用专用软件构建了耦合仿真模型。仿真发现，当控制脉冲采用过小或过大的占空比时，开关阀流量控制会出现死区及非线性特征；而采用较大占空比时，开关阀流量受压降影响相对较小。由于阀芯与阀套间存在较大的粘性阻尼与摩擦力，阀芯位移的阶跃响应曲线并未出现超调现象，阀芯稳定时间较短，但受电磁铁磁滞的影响，阀芯关闭时间大于开启时间；同时发现阀芯线性度随控制脉冲频率的增大而降低，减小开关阀的开启、关闭时间，有利于扩大阀芯的线性度范围。     

电驱高压气动减压阀动态特性仿真研究

设计了一种电驱高压气动减压阀,采用直流电机驱动活塞直动式减压阀,通过调节直流电机的转动角度来控制减压阀的出口压力。减压阀的调压性能受到直流电机控制电压、调压弹簧刚度以及活塞作用面积的影响。为此,建立电驱高压气动减压阀的数学模型,基于MATLAB/Simulink搭建电驱高压气动减压阀的仿真模型,分析直流电机控制电压、调压弹簧刚度以及活塞作用面积对其出口压力的影响,得出电驱高压气动减压阀合理的设计参数,最后对其进行阶跃响应与正弦响应仿真分析。结果表明,电驱高压气动减压阀具有良好的调压精度和动态特性,对同类型气动减压阀的结构设计和优化以及控制特性的改善具有一定的指导意义。     

多约束下高压螺纹插装型溢流阀启闭特性研究

高压螺纹插装阀在工程机械中应用广泛,其启闭特性直接影响系统压力波动、泵头能量损失、噪声大小等。为了探究结构参数对高压螺纹插装阀启闭特性的影响,基于其结构特征,推导启闭特性数学模型。由于结构参数改变的同时会对动态响应性、稳定性、内泄漏产生交叉影响,以提高启闭特性为目标,以动态响应性、稳定性、内泄漏为约束条件,在不改变其三方面性能的前提下,通过理论建模、仿真分析、试验验证,提高螺纹插装阀的启闭特性。研究结果可为螺纹插装阀综合性能优化提供理论指导和工程实用价值。