基于线性二次最优控制PID参数优化方法的泵控马达系统研究

结合电液比例控制试验台上的泵控马达系统的组成、液压回路原理,重点讨论试验台上的泵控马达系统的恒速控制问题;建立变量泵控制马达系统的动态特性数学模型; 提出泵控马达恒速控制系统的控制方法:PID控制与LQR控制.从理论上分析两种控制策略的方法、关系以及优缺点.用MATLAB软件对系统进行仿真,分析两种控制策略在不同的负载条件下的阶跃响应,得出相应的马达转速响应曲线图.从仿真结果看,LQR调节的性能优于PID控制,说明采用LQR调节器作为泵控马达恒速控制系统的控制方法是良好的.     

电液比例径向柱塞泵负载敏感变量控制特性的仿真

分析了电液比例控制负载敏感变量径向柱塞泵的工作原理，利用功率键合图建立了变量控制系统的数学方程式，以Matlab下的Simulink建立出系统各元件的仿真模型，针对泵的变量实验结果得到的曲线，应用Simulink进行仿真，通过对该系统的仿真，可以清楚地观察到泵的变量控制系统的工作过程和变化状态，为各种控制系统的设计提供了简单、方便、实用的计算机辅助设计方法。     

应用于数字变量马达的高速开关阀

为了研制满足数字变量马达需要的"高频响、大流量,低开阀压差,低节流损耗"高速开关阀,设计一种新型的二位三通滑阀结构的高速开关阀,采用阀套运动的结构来减小液动力有效的提升阀的开关速度,采用中位死区的结构来实现预降压和预升压以减小开阀压差.通过建立阀套的运动模型和流场动态仿真验证了该阀的快速开关性能及通流能力;同时建立单柱塞配流单元的柱塞腔压力动态模型,验证了低开阀压差的可行性,并确定最佳的中位死区长度;分析不同转速下在不同位置关阀的节流损耗及开阀压差,得到在某一转速下使节流损耗及开阀压差均很小的最佳关阀角度.理论和仿真研究表明,这种新型的二位三通高速开关阀能够满足数字变量马达对高速开关阀的需求.     

全功率变量泵驱动的液压挖掘机回转机构运动参数计算

双泵全功率变量泵驱动的液压挖掘机在挖掘作业中,回转机构运动分析的困难在于:当全功率变量泵进入变量特性阶段,液压系统中的流量如何根据回转马达和工作液压缸中的瞬时压力之和来确定;回转机构的驱动力矩如何根据回转马达中的瞬时压力来计算。目前所采用的无论是按定量泵驱动方式或者是按分功率变量泵的驱动方式所进行的回转机构运动分析都没有解决这一问题。本文从双泵全功率变量泵的变量特性出发,详尽地分析了该驱动方式下回转机构的一般运动规律,建立了运动分析的数学模型和数值计算方法,为评价回转机构设计合理性奠定了基础。     

功率回馈式液压马达耐久性试验系统设计

本文提出一种用于液压马达耐久性试验的功率回馈式试验系统的设计方案。该设计方案的特点在于利用液压泵的恒压变量特性使其能够适应性的自动调整其排量,以满足试验系统功率回馈的排量匹配要求。同时通过调节恒压变量泵的拐点压力设定值的方式来控制系统的工作压力,从而保证被试液压马达的测试压力要求。     

基于电液行星锥齿马达的变桨距控制

针对风电机组变桨距控制的特点,提出一种基于电液行星锥齿马达的变桨距控制方式,采用液压马达驱动与锥齿直接减速方式变桨距控制.设计电液行星锥齿马达变桨距机构及其电液控制系统,提出基于电动机-变量泵-比例阀的协同变桨距控制方案,构建系统等效控制模型.同时,针对变桨距的大惯性、非线性、强干扰等特征,设计新型的桨距角控制器和变桨距控制器,构建系统仿真模型,进行对比仿真研究.结果表明该变桨距控制方式的可行性和有效性.     

用普通开关阀组成的双坐标电液数值位置控制系统

采用两个单活塞杆双作用缸机构驱动，由普通开关阀(即定值液压阀)组成的往复等速液压控制回路控制，并由轴角编码器将角位移脉冲信号反馈给计算机，实现双坐标电液数值位置控制。在角位移速度ν满足ν≤δ／τ条件下，该控制系统工作稳定可靠，控制准确，该设备已成功用于生产。     

液压泵的计算机控制

本文讨论应用计算机实时控制液压变量泵的行程,计算机通过简单的电磁换向阀和其他通用液压元件实现控制。在控制中采用脉冲持续时间调制法(PDM)。这儿仅仅讨论了一个变量泵的控制,但是这样的方法也可以用来控制任何一个以液压传动为无级变速传动的液压泵和液压马达。     

模糊直接转矩控制系统的仿真研究

提出了一种基于模糊电阻观测器的模糊直接转矩控制系统，采用模糊逻辑估计定子电阻，选择逆变器的开关状态，从而可以提高系统的低速性能和系统的响应。并用MATLAB／SIMULINK软件建立了该系统的仿真模型，仿真结果表明了该方法的正确性。具有工程使用价值。     

高压隔离开关电机操动机构控制系统

为了实现高压隔离开关(DS)的智能化操作,需对其操作过程中开关触头速度进行有效控制.在高压断路器电机操动机构控制系统的基础上,提出并设计了高压隔离开关无刷直流电机机构调速控制系统.控制系统通过采用双闭环PID控制策略对电机的绕组电流和转速进行调节,进而控制机构运动过程,以实现开关触头能够在特定行程点达到特定的速度,满足DS分合闸速度要求.以550 kV DS无刷直流电机操动机构为控制对象,研制了以数字信号处理器(DSP)为核心的操作控制系统并进行了大量实验.实验结果表明,DS电机操作机构采用上述控制系统,能够实现高压隔离开关在操作过程中对速度的实时调节控制,且具有响应速度快、稳定性好以及实时性强等优点.     

PWM气动高速开关阀描述函数的研究

研究PWM高速开关阀的频率响应特性与其开关特性间的关系,提出了一种方法,据此可以计算在输入正弦信号的周期与载波同期之比为一整数点上PWM高速开关阀的频率响应特性,通过仿真研究得出了该环节的描述函数。     

PWM高速开关阀气动装置在精确位置控制中的应用

介绍一种以PWM驱动快速开关阀构成的开关型数字阀在电-气伺服系统中的应用.通过选用改进的PID控制律,获得了很高的定位精度和重复精度.     

基于UG的芯套双动高速开关阀的仿真研究

运用UG软件对芯套双动阀进行了仿真研究,建立了芯套双动高速开关阀的模拟仿真模型,对阀进行了模拟仿真,并对影响阀性能的因素进行了研究。研究结果对高速开关阀的改进设计有一定的借鉴作用。     

Pneumatic force servo system based on disturbance observer

In order to design a low-cost pneumatic force servo system with large output forces, a scheme of a booster cylinder controlled by high speed solenoid valves is proposed. A nonlinear model of the system is established, in which the hysteresis of high speed solenoid valve is considered. In order to deal with parameter uncertainty and disturbances of noise and friction, a feed-forward control method based on a disturbance observer is proposed. A practical pneumatic force servo system is used to testify the feasibility of the proposed controller. The experimental results show that pneumatic force servo system based on the proposed controller has high force tracking accuracy and quick response.     

水压直驱式高速开关阀动态特性

针对水压机器人关键控制元件,提出了一种音圈电机直接驱动式水压高速开关阀,并对其结构工作原理进行了介绍,运用AMESim仿真软件建立了水压高速开关阀数学模型,利用AMESim批处理方法分析了阀芯直径、阀孔直径和阀芯半锥角等关键结构单参数对高速开关阀动态性能的影响,并基于遗传算法对开关阀的动态特性进行了多参数影响变化研究,最终确定了开关阀的最优结构参数,为其动态性能的提高提供了理论依据.最后在仿真模拟的基础上研制了水压高速开关阀样机,并对其进行了动态性能试验研究,其开启响应时间为7 ms,关闭响应时间为9 ms,通过理论和试验的对比分析,验证了所研制的水压高速开关阀动态性能满足预期技术要求.     

深海采矿装备研发的现状与进展

针对水压机器人关键控制元件,提出了一种音圈电机直接驱动式水压高速开关阀,并对其结构工作原理进行了介绍,运用AMESim仿真软件建立了水压高速开关阀数学模型,利用AMESim批处理方法分析了阀芯直径、阀孔直径和阀芯半锥角等关键结构单参数对高速开关阀动态性能的影响,并基于遗传算法对开关阀的动态特性进行了多参数影响变化研究,最终确定了开关阀的最优结构参数,为其动态性能的提高提供了理论依据.最后在仿真模拟的基础上研制了水压高速开关阀样机,并对其进行了动态性能试验研究,其开启响应时间为7 ms,关闭响应时间为9 ms,通过理论和试验的对比分析,验证了所研制的水压高速开关阀动态性能满足预期技术要求.

     

Optimization of Waste Gate Drive Circuit of Two-Stage Turbocharging System

A two stage turbocharging control system was proposed, in which the pressure regulator valve with a close-loop pressure adjusting function instead of a high speed on-off solenoid valve, is used as a driving mechanism of waste gate. A digital-analog (DA)conversion circuit based on pulse width modulation (PWM) generates one analog voltage signal required by the pressure regulating valve control. The principle of the DA conversion circuit was analyzed, meanwhile, the performance of the conversion circuit was improved by adopting a speed-up capacitor, which helps to increase the stability and responsiveness of the control voltage generated by the conversion circuit; the structure parameters of the circuit was optimized by simulation. After the optimization, the ripple wave of circuit output voltage was kept within 16.mV under the 12.bit conversion accuracy, the conversion time of the circuit could be reduced to 4.ms. The engine bench test show that the turbocharging boost pressure control system which adopted the circuit had a rather good stable control accuracy(the steady state within 0.8%) and dynamic response(the regulation time is less than 4.s).     

永磁屏蔽式耐高压高速开关电磁铁

为了提高电磁力、加快响应速度,提出一种永磁屏蔽式耐高压高速开关电磁铁,采用NdFeB稀土永磁材料作为磁屏蔽元件,减少漏磁并加快了动态响应.基于有限元方法建立电磁铁的动态数学模型,并通过实验进行验证,实验与仿真基本吻合,响应误差为3.2%,验证模型的有效性.在此基础上,对该高速开关电磁铁进行动态仿真,探讨永磁体长度、厚度、激磁方向,盆口高,耐压环厚度,隔磁片长度,前隔磁角和后隔磁角等结构参数对响应时间的影响规律.结合实际设计要求,结果表明,采用优化后的结构参数研制的永磁屏蔽式耐高压高速开关电磁铁在0.6 mm行程时的响应时间为2.20 ms.     

增量式数字阀控缸位置控制系统动态性能分析及实验研究

液压伺服控制系统具有功重比大、精度高和响应快等优点,在工业、农业、轻纺织业和交通运输中应用广泛。液压伺服控制系统多采用伺服阀和比例阀作为控制元件,但伺服阀和比例阀的结构复杂,造价高,对油液质量和清洁度要求高。而增量式数字阀具有结构简单、成本低、抗污染能力强且维护方便等优势,在液压伺服控制系统中具有较好的应用前景。本文以增量式数字阀控缸位置控制系统为研究对象,首先,对增量式数字阀的结构和工作原理进行分析,建立其位置控制系统数学模型,并基于MATLAB/Simulink仿真平台搭建了其位置控制系统仿真模型;然后,利用仿真分析典型输入信号和不同结构参数下增量式数字阀控缸位置控制系统的动态性能;最后,搭建增量式数字阀控缸位置控制系统实验平台,测试了典型输入信号和不同结构参数下的动态性能。通过仿真与实验相结合,验证了增量式数字阀原理的可行性,分析了增量式数字阀控缸位置控制系统的动态响应能力,并对影响其动态响应能力的因素进行分析,为增量式数字阀的后续结构改进和动态性能优化提供了理论和实验基础。.     

高速电磁阀开启特性的光学测量

针对接触式传感器改变阀芯动态特性的问题,提出基于励磁线圈电流-电感特征的阀芯位移无传感器多项式模型,通过光学试验获取位移-电感耦合参数. 建立电磁开关阀磁路与电路的电磁耦合模型,得到励磁线圈时变电感与阀芯位移的函数关系. 搭建电磁阀光学测量试验系统,采用非接触式单束激光测量方法,在空气环境下捕捉阀芯位移. 建立阀芯电感-位移拟合算法,在25~29 V驱动电压、空气及油液环境下,对比电感求解与光学测量的阀芯位移. 结果表明,空气与油液环境下电磁阀电流-电感阀芯位移估计模型的平均估计误差分别为7.0%和9.2%,模型对驱动电压变化的敏感性小. 利用该模型可以较好地估计阀芯开启过程的位移变化.