基于组合控制的电液执行机构气门阀运动误差控制仿真研究

当前,发动机气门阀回程着落时不稳定,导致其跳动幅度较大。针对此问题,设计电液执行机构控制系统,并对气门阀运动位移和速度进行仿真验证。建立电液气门阀驱动平面简图,分析液压执行机构驱动方式。给出3种不同状态下伺服阀阀芯位置变化过程,从而得到气门阀液压驱动变化表达式。分析神经网络PID控制系统和跟踪微分器过滤原理,设计组合控制系统。为了验证不同干扰条件下气门阀运动位移和速度产生的误差,通过MATLAB软件对其进行仿真验证。仿真结果表明：在受到相同外界干扰条件下,采取传统PID控制系统,气门阀运动位移和速度的最大误差偏大,误差跳动幅度偏大;采用组合控制系统,气门阀运动位移和速度的最大误差偏小,误差跳动幅度偏小。采取组合控制系统,系统能够抑制外界的干扰,气门阀回程着陆时相对稳定,从而降低气门阀位移和速度的输出误差。     

基于发动机配气机构的液压可变气门驱动系统研究

为提高气门开启和关闭反应速度,降低气门升程实际输出误差,采用液压可变气门驱动系统,并对跟踪效果进行仿真验证。创建发动机气门系统简图模型,根据牛顿第二定律推导出活塞动力学方程式;对无凸轮气门机构进行改进,设计新型液压可变气门驱动系统,利用旋转阀打开和关闭液压缸和高、低压液压源之间的流动连接,从而控制液压缸的进油和出油。设计了2个反馈PID控制器,用于精确控制气门开启和关闭正时以及气门升程。采用MATLAB软件对气门开启和关闭角度及气门升程进行仿真,并与改进前进行比较。结果表明:改进前,发动机气门开启和关闭角度突然变化时,波动幅度较大,控制系统反应速度较慢,气门升程跟踪误差较大;改进后,发动机气门开启和关闭角度突然变化时,波动幅度较小,控制系统反应速度较快,气门升程跟踪误差较小。采用液压可变气门驱动系统,可以提高气门正时和升程的灵活性,控制系统输出精度较高,效果较好。     

铝活塞双腔机械模的开合控制

为了提高发动机铝活塞铸造的自动化水平,介绍一种双腔机械式模具的基本结构,分析其驱动开模、合模的液压控制系统原理,设计基于三菱PLC的电气控制系统,编写了SFC控制程序且通过了模拟测试,系统运行稳定。     

带平转功能的发动机缸体抓取机械手

文章介绍了为发动机缸体自动生产线设计的一种能够自动上下料并带有平转功能的机械手。对发动机缸体毛坯结构特点、输送运动状态等进行了较深入的分析。机械手采用发动机缸体缸孔及顶面定位,液压驱动,并通过PLC控制其整个动作过程。同时对机械手整体结构、控制系统和部件组成、动作原理进行了介绍。经实践验证,该机械手具有很好的应用前景。     

电液伺服马达驱动系统的奇异摄动控制仿真研究

为了提高电液伺服驱动系统控制精度,设计了奇异摄动控制方法,并对液压驱动系统输出结果进行仿真验证。建立电液伺服驱动系统,给出电液伺服阀原理图,并介绍电液伺服阀工作原理。创建电液伺服阀节流孔的非线性数学模型,推导出液压驱动方程式,通过最小二乘法对运动参数进行估计。利用反馈线性化技术和奇异摄动理论解决了非线性和不确定性问题。采用MATLAB软件对电液伺服驱动系统液压马达角位移、角速度和负载压力跟踪结果进行仿真,与传统PID控制结果进行对比。结果显示：采用传统PID控制系统,电液伺服驱动系统液压马达角位移、角速度和负载压力跟踪误差较大;采用奇异摄动控制系统,电液伺服驱动系统液压马达角位移、角速度和负载压力跟踪误差较小,控制系统反应速度较快,可以提高电液伺服驱动系统控制精度。     

基于混合控制的无凸轮发动机气门电液执行机构跟踪误差研究

为降低发动机气门运动位移输出误差,设计一种新的发动机气门电液执行机构。创建电液执行机构原理简图,对压电制动器和机械伺服系统进行分析。给出了电液执行机构的电路控制数学表达式,建立了液压驱动机构流量方程式。引用单一PID控制方法并进行改进,设计了串联PI-PID-PI混合控制方法。采用MATLAB软件对发动机气门运动位移和压电位移输出误差进行仿真,并且与单一PID控制方法进行对比和分析。结果表明:采用单一PID控制方法,气门运动位移和压电位移输出误差在10%以内,误差变化幅度较大;采用串联PI-PID-PI混合控制方法,气门运动位移和压电位移输出误差在5%以内,误差变化幅度较小。采用串联PI-PID-PI混合控制方法,控制系统反应速度较快,能够提高发动机气门运动位移控制精度,改善气门运动特性,效果较好。     

基于小脑模型神经网络控制的混合驱动连杆机构控制系统研究

混合驱动连杆机构系统是一种新型的可控机构,采用一个不可控电机和一个实时可控电机作为驱动元.两种类型的输入运动通过一个两自由度运行机构复合后,可得到柔性输出运动.位置控制系统对保证混合驱动连杆机构输出精度起着决定性的作用,其控制系统要求实现高精度的跟随运动.文章运用复合控制思想,基于小脑神经网络,设计了混合驱动性杆机构的复合控制系统,并进行了仿真实验.仿真结果表明,该方法可以显著提高系统精度,且具有良好的控制性能.     

液压挖掘机功率匹配控制系统研究

为了解决液压挖掘机发动机和液压系统之间功率匹配效率差,从而造成能源浪费的问题,设计了一种液压挖掘机功率匹配控制系统。控制系统集成了发动机转速控制、分工况控制、转速感应功率控制和自动怠速控制等技术,具有实用性强、系统节能性好、控制功能模块化设计、系统维护方便等特点。经过实际装车检验证明:挖掘机空载时,发动机转速控制精度高,最大误差为17 r/min;自动怠速模式中,发动机在高转速和低转速之间切换时响应速度快,调节时间大约为2.5 s;当挖掘机作业时,液压泵输入功率与发动机输出功率实时匹配,保证发动机转速稳定运行,转速最大掉速值在200 r/min以内,平均燃油消耗降低了5.6%以上。     

160kN电镦机液压系统设计分析

分析了大功率柴油机气门结构和毛坯成形特点.针对船用柴油机大型气门毛坯制造用160kN电镦机液压系统,说明了液压控制系统的组成、设计原理和控制特点.分析了满足不同型号大功率发动机气门电镦工艺参数的调整方法和保证措施.     

基于人机界面的高精度数控内圆磨床控制系统设计

针对汽车液压挺杆类零件内孔的高精度磨削要求,确定出高精度数控内圆磨床工作参数,并提出机床控制系统及其软件设计方案.在机床控制系统设计中,对工件径向进给(X轴)及砂轮修整进给的控制,采用PLC主机-定位单元控制伺服驱动器和伺服电动机的控制方案,对砂轮(Z轴)轴向往返运动的控制,采用液压驱动砂轮快进快退、往复电机驱动往复磨削的控制方案.在人机界面和PLC控制软件设计中,针对该机床的五种工作方式及控制功能要求,完成了界面友好、操作方便、功能完善的合理软件结构,达到了预期的控制目的.     

无凸轮内燃机伺服压电液压执行机构及其控制研究

为解决大部分可变气门控制器无法实现气门的完全可变性,提出一种包含压电和液压部件的伺服压电液压执行机构。采用自适应前馈控制器实现伺服压电液压执行机构的有效控制。构造伺服压电液压执行机构模型,建立伺服压电液压执行机构中压电结构、伺服活塞结构和液压结构的数学模型。设计一种包含2个前馈控制器和1个反馈控制器的自适应前馈控制器。采用MATLAB软件对伺服压电液压执行机构进行仿真,并与传统PI控制器的控制结果进行对比。结果表明:采用自适应前馈控制器的伺服压电液压执行机构的跟踪性能明显提高,跟踪误差减少约50%,控制电压范围也大大减小。该执行机构能很好地实现无凸轮内燃机气门的有效控制。     

基于改进PID控制的电液伺服系统执行器运动轨迹仿真

电液伺服系统执行器运动轨迹跟踪容易受到外界干扰,导致控制系统不稳定。为解决此问题,设计小波神经网络PID控制系统,并对控制效果进行仿真验证。建立电液伺服阀简图模型,创建阀芯运动的动力学模型,分别推导出控制阀、液压执行器和比例溢流阀动力学方程式。采用小波神经网络对传统增量式PID控制器进行改进,利用MATLAB软件对改进后的控制系统进行仿真;对比分析改进前、改进后系统液压执行器的跟踪轨迹。结果表明：液压执行器在没有受到外界波形突然干扰情况下,2种控制方法都能较好地实现轨迹跟踪;在受到外界波形突然干扰情况下,采用增量式PID控制的液压执行器运动轨迹与期望轨迹存在较大误差,采用小波神经网络PID控制的液压执行器运动轨迹与期望轨迹存在较小误差。所设计的控制系统响应速度较快,能够自适应在线调整控制参数,有效地抑制外界环境对控制系统的干扰,从而提高液压执行器运动轨迹跟踪精度     

起重机双阀芯泵阀协同压力流量复合控制液压系统研究

目前,起重机普遍使用的传统抗流量饱和负载敏感液压系统存在响应速度慢、速度精度差、能耗大的缺点。为克服这些缺点,建立以电子压力补偿原理为基础的起重机双阀芯泵阀协同压力流量复合控制液压系统。对起重机典型负载原理进行分析,提出一种以手柄开度信号为阈值的多模式控制策略。建立传统抗流量饱和负载敏感液压系统AMESim仿真模型,并通过试验验证了仿真模型的正确性。建立起重机双阀芯泵阀协同压力流量复合控制液压系统AMESim仿真模型。仿真结果表明:与传统抗流量饱和负载敏感系统相比,双阀芯泵阀协同压力流量复合控制液压系统在变幅油缸单动作微动模式下使用主阀和小流量伺服阀速度精度更高,速度跟踪误差分别降低26.2%和56.5%,卷扬马达单动作微动模式下使用主阀和小流量伺服阀速度跟踪误差分别降低46.1%和69.8%。     

基于回流能量调节的液压执行机构运动位移控制仿真研究

为提高液压执行机构控制系统响应速度,从而降低执行机构运动位移输出误差,采用超螺旋滑模控制器,并进行仿真验证。建立回流能量调节的液压执行机构简图,定义差动阀液压流量数学模型,推导出液压执行机构动力学方程式。针对传统滑模控制器进行改进,提出超螺旋滑模控制器。给出液压执行机构超螺旋滑模控制的流程,并分析控制系统的稳定性。为进一步验证超螺旋滑模控制器输出精度,采用MATLAB软件对液压执行机构运动位移进行仿真,并且与传统滑模控制器进行对比。结果表明：采用传统滑模控制器,在空载状态下,液压执行机构运动位移与期望值偏差较小,但是在负载状态下,其偏差较大;采用超螺旋滑模控制器,在空载或者负载状态下,液压执行机构运动位移与期望值偏差都较小,执行机构反应速度较快。采用超螺旋滑模控制器,可以有效降低液压执行机构滑模控制器的抖动幅度,提高运动精度。     

湿式离合器液压执行系统建模与仿真

针对湿式离合器液压执行系统,在分析其工作原理和结构的基础上,在机械域和液压域上分别对关键组成部分比例压力电磁阀和离合器油缸活塞建立数学模型,并采用AMESim软件对湿式离合器的液压执行系统进行建模;为了验证所搭建模型的有效性,在给定不同的激励电流情况下分析系统的动态响应;针对所搭建的AMESim模型,采用传统PID控制算法和基于模型的前馈+反馈控制算法控制输出油压,对比验证了跟踪效果。仿真结果表明:搭建的模型具有良好的动态特性,前馈+PID反馈的控制算法较PID算法的控制效果更好。     

基于液压微位移放大机构的压电陶瓷执行器的设计

对压电陶瓷叠堆驱动位移放大器进行研究.设计了可满足高压共轨喷射系统使用要求的压电执行器模块,同时设计了一个基于液压传动原理的微位移放大机构,该机构由一个位移放大腔和两个活塞组成,放大腔底部的活塞用来放大和传递顶部活塞的位移.试验结果表明,基于液压微位移放大原理的压电执行器可满足共轨系统位移放大的要求.     

一种新型的数字式流量控制阀的设计

为了满足液压系统对流量控制的高精度要求,设计一种具有压力和温度电反馈补偿的流量控制阀。该阀可采用手动和数字信号两种控制方式,利用超磁致伸缩驱动器对流量阀进行压力和温度补偿,能够消除由于压力和温度的变化引起的输出流量的波动,从而提高控制精度。通过结构和原理分析,认为该方案能够弥补现有流量阀压力和温度补偿方法存在的精度低和压力损失大等缺点,在技术上是可行的。     

基于模糊RBF的液压压裂泵同步研究

针对液压压裂泵的液压缸工作中的不同步导致整个系统流量和压力脉动大、输出效率低、液压元件使用寿命短的问题,以阀控缸为研究对象搭建其数学模型,提出利用模糊RBF神经网络+交叉耦合的控制策略对液压缸的同步动作进行控制。在传统模糊控制的基础上,将模糊控制与RBF神经网络控制融合在一起,根据系统数学模型,设计了跟踪控制器和同步控制器,实现对阀控缸系统的精准控制与同步反馈。仿真结果表明：与传统PID和模糊PID系统相比,模糊RBF神经网络+交叉耦合同步控制策略同步精度高,响应速度快,有较好的鲁棒性和稳定性。