悬臂式掘进机俯仰角调控系统仿真研究

目前掘进机俯仰角检测误差主要通过人工控制掘进机前铲板、后支撑来补偿,补偿范围十分有限,且效率低下,控制精度与自动化程度较低。针对该问题,建立了悬臂式掘进机俯仰角与执行机构数学模型,确定了通过PID控制器控制掘进机前铲板与后支撑液压缸位移实现掘进机位姿调整的方法;利用AMESim建立掘进机执行机构的完整液压模型,仿真结果表明,俯仰角调控系统响应时间小于3s,液压缸位移控制误差小于2mm,验证了系统的基本性能;Simulink仿真结果验证了俯仰角调控系统响应时间短、跟踪误差小,且具有较好的动态跟踪性能。     

组合导航定位系统研究

掘进机是煤矿生产的主要机械装备之一,为使其高效、安全工作,满足人工化和智能化的发展趋势,设计了基于惯性导航系统和全站仪的悬臂式掘进机机身导航定位系统。本文将掘进机简化成两条履带,其它部件略去,建立掘进机机器人化数学模型。分别分析了基于全站仪和惯性导航系统的掘进机自动导航和定位技术的原理和特点,结合两者优点,将惯性导航系统和全站仪有机结合,介绍两系统相组合的巷道导航系统,并对组合系统在掘进机在使用中的导航和定位原理进行说明。     

大功率液压系统能量损耗的仿真研究

该文建立了大功率液压机的阀控电液伺服系统仿真模型,分析了电磁比例方向阀通过节流控制流量而位移或速度控制时产生的能量损耗,从而导致系统的液压油温度的升高,影响液压系统的稳定工作。通过计算机仿真,分析了直接驱动大功率液压机的能量损耗与控制方式之间的矛盾。在同样控制精度下,采用迭代学习PID控制器比PID控制器时的能量损耗低一个数量级。最后,给出了采用迭代学习PID控制器时,液压机滑块位移与系统压力的仿真曲线以及实际应用的采样曲线。     

机器人液压挖掘机运动系统的建模与控制

首先利用机器人运动学将铲斗的理想运动轨迹和各工作装置的目标转角序列联系起来,然后利用拉格朗日方程建立各工作装置的运动学模型,最后推导出LUDV液压驱动系统的电液模型,从而得到了挖掘机器人运动系统的完整模型．针对系统动力学的高非线性、参数的不确定性、外界干扰及比例方向阀的死区及非线性增益等特点,提出一种建立在自适应鲁棒控制基础上的非连续映射方法来处理运动系统并利用鲁棒反馈来消除近似误差．最后利用动臂控制试验来验证控制方法的正确性．     

先导式大流量电液比例方向阀建模与仿真研究

先导式大流量电液比例方向阀控制精度高、响应速度快,能精确实现流量的方向控制和比例控制,这对于电液比例系统的高精度控制及其整体性能提高具有重要的意义。针对某型号的先导式大流量电液比例方向阀建立其静、动态特性和先导阀与主阀匹配研究的仿真模型,进行理论计算和仿真研究。仿真结果表明该阀的静、动态特性较好,先导阀与主阀匹配良好,为阀优化设计奠定了基础。     

深海集矿机行走驱动系统研究

集矿机在深海底是不容易控制的。要控制其行走,首先就要研究液压驱动部分。该驱动系统通过控制集矿机左右履带的旋转进而控制集矿机的整体运动。本文分别介绍了履带式集矿机液压驱动系统中比例阀、变量泵、液压马达的数学模型及Simulink仿真。在仿真过程中,通过比较变换负载及改变PID控制器参数后输出结果的不同,来验证该模型的合理性。     

气液联合驱动式冲击器换向系统参数研究

为了研究换向系统结构参数对液压冲击器工作性能的影响,根据气液联合驱动式液压冲击器,采用高速开关电磁阀作为先导阀和二通插装阀作为主阀的配流换向组合,替代了传统液压换向阀配流换向系统,构建了配流换向系统数学模型,在多领域建模仿真软件AMESim平台下,构建液压冲击器的整体仿真模型,获得了不同主阀芯质量、弹簧刚度下的活塞的速度和位移曲线.结果表明:主阀芯质量越轻,弹簧刚度越大,冲击活塞到达最大冲击速度和最大位移所需的时间越短,冲击效率越高.仿真结果对提升冲击器的品质有一定的指导.     

悬臂式掘进机虚拟仿真平台设计

悬臂式掘进机广泛应用于煤矿井下巷道施工,掘进机的培训包括传统的书本教学方法和基于井下实际操作的训练方法,但是由于其场地和安全的局限性,无法满足训练要求.针对这一现状,利用虚拟现实技术和交互仿真技术构建了悬臂式掘进机虚拟仿真平台.该平台采用三维建模技术,使用多边形建模方法制作了悬臂式掘进机、转载机、供电系统等三维模型;运用Unity3D引擎驱动三维模型组成的虚拟场景,采用场景优化技术实时渲染出沉浸式的虚拟场景;在脚本语言C#编程环境下实现操作流程顺序控制、操作描述、三维模型驱动等,实现悬臂式掘进机虚拟仿真培训.培训结果表明,沉浸式人机交互可达到与实物培训相类似的效果,提高使用者学习和操作悬臂式掘进机的效率.     

基于模糊理论的液压马达伺服系统设计和实现

模糊控制技术和阀控液压马达位置伺服系统相结合,对提高机床工作台移动位置精确度有重要的意义,能够容易实现加工零件要求的尺寸公差。介绍了传统阀控液压马达伺服系统的实现方案,针对它建立了系统的数学模型。并分析工作台移动位置与阀控流量的规律,提出了一种基于专家经验的模糊控制方案,结合系统的数学模型进行Matlab／Simulink仿真。     

悬臂式掘进机自动控制系统设计

针对目前悬臂式掘进机机身定位存在精度低、自动化控制性能差和工作效率低等问题,设计了悬臂式掘进机自动控制系统,详细介绍了系统硬件、软件的设计。该系统采用姿态检测技术和自动截割技术,实现了对悬臂式掘进机的精确截割与自动控制。     

基于霍尔元件的液压阀阀芯位移传感器

针对液压阀阀芯位移检测问题,提出了一种基于线性霍尔元件的液压阀阀芯位移传感器结构.介绍了新型耐高压霍尔传感器的结构组成和工作原理;建立了传感器磁场有限元仿真模型,仿真分析了磁感应强度与阀芯位置之间的关系;最后研制了新型耐高压位移传感器,并进行了实验研究,结果表明:在2mm范围内传感器的线性度为1％,可用于比例阀芯位移检...     

Harmonic control of a dual-valve hydraulic servo system with dynamically allocated flows

Modern industries face increasing demands to improve the precision and workability of equipment, leading to stringent requirements for hydraulic servo systems in terms of flow, accuracy, and output power. High-flow servo valves and multi-valve synchronous control methods have seen more applications in the industry to meet these demands. However, high-flow servo valves are expensive and have unsatisfactory performance, and synchronous control methods require servo valves to have the same hydraulic characteristics, resulting in higher cost and lower accuracy of high-flow hydraulic servo systems. Also, very little has been conducted on controlling single actuators using multiple valves. In this study, we design a novel dual-valve hydraulic servo system structure with a high-flow proportional directional valve that is connected in parallel with a low-flow servo valve and further develop the mathematical model of this dual-valve system. Next, a harmonic control scheme was proposed, which included a flow allocation layer and trajectory tracking layer. Thereby, we achieved optimal control of two valves, and robust performance was guaranteed. Finally, we investigate the relationships between the flows of two valves, the deadband of the proportional directional valve, and trajectory tracking errors. Experimental results show that the proposed control scheme can effectively adjust the output flow of each valve dynamically according to the tracking trajectory and the hydraulic characteristics of the two valves, and the tracking performance of the servo system is significantly improved. This method is promised to enable the realization of an economical, high-flow, high-precision hydraulic servo system that can be generally used in various fields, such as marine engineering and construction.     

液体通过滑阀的阶跃响应的仿真研究

精确地了解滑阀的动态特性对液压控制系统的合理设计是很重要的。可是，滑阀的瞬变流体结构由于其非稳定性的复杂所以有关的信息较少。该文对流体通过滑阀的阶跃响应进行了数值解析计算。该研究所用的数值解析方法是先用等间隔的交错矩形网格。基于有限体积法将基础方程式离散化，然后用类似于SIMPLER法的迭代算法解离散化所得的差分方程组。压力差阶跃变化的情况下，做出了流动场随时间变化的流线图和流量及再附着点距离的时间变化图。数值计算结果说明了流体通过滑阀的阶跃响应可用具有不同的时间常数的指数函数来模拟。该文证实了理论模型和数值计算结果一致。     

基于滑转率的深海集矿机模型车防滑控制

建立了液压传动履带式深海集矿模型车的驱动数学模型,以滑转率为调节对象,提出了基于积分分离PID控制的深海集矿机防滑控制算法。控制器通过调节电液比例阀的开度间接调节液压马达的输出转矩,从而使集矿机的滑转率稳定在期望值附近。基于Simulink的仿真表明了算法的有效性。     

模糊PID在液压机位置控制系统中的应用

大型模锻液压机活动横梁的位置控制与运行可靠性对产品精度至关重要,针对活动横梁位置控制高精度、大滞后和大惯性等特点,提出了基于位移反馈的五驱动缸主动平衡系统.结合PID和模糊控制的优点,设计开发了基于S7-300 PLC的模糊PID参数自整定控制算法,利用模糊推理对PID参数K<,P>,T<,I>和T<,D>进行在线自整...     

液流通过滑阀的流场结构的数值解析

液压控制系统中,流体通过滑阀的流动场的变化一直是实验和理论研究感兴趣的课题,由于这些流体流动的物理过程,其数学模型主要由一组具有复杂边界条件的非线性偏微分方     

A small three-way valve using particle excitation with piezoelectric transducers for hydraulic actuators

Abstract

Robots composed of hydraulic actuators have been utilized in various fields and at disaster sites. However, the hydraulic control system for multiple-degree-of-freedom mechanisms is large because such systems require many control components. The purpose of this research was to develop a small hydraulic flow control valve. This paper describes the fabrication and evaluation of a small three-way valve by particle excitation using a piezoelectric transducer. This valve consists of two transducers and can switch the inlet and outlet ports by applying an AC voltage of different driving frequencies to each transducer because each transducer has different resonant frequencies. The flow rate was controlled by applying a voltage to the piezoelectric transducer. We evaluated the vibration characteristics of the fabricated three-way valve. The vibration velocity exhibited peaks at 120 and 155 kHz for the inlet and outlet port, respectively, and that of each transducer increased with the applied voltage. Therefore, this three-way valve can switch the opening port by changing the driving frequencies and continuously controlling the flow rate. As a result, we have succeeded in driving the novel small three-way valve.     

Model predictive control of servo motor driven constant pump hydraulic system in injection molding process based on neurodynamic optimization简

In view of the high energy consumption and low response speed of the traditional hydraulic system for an injection molding machine, a servo motor driven constant pump hydraulic system is designed for a precision injection molding process, which uses a servo motor, a constant pump, and a pressure sensor, instead of a common motor, a constant pump, a pressure pro-portion valve, and a flow proportion valve. A model predictive control strategy based on neurodynamic optimization is proposed to control this new hydraulic system in the injection molding process. Simulation results showed that this control method has good control precision and quick response.