变量柱塞泵的键合图建模和动态仿真研究

本文分析总结了国内外以往各种有关变量柱塞泵的研究和存在的问题。在此基础上利用能以统一的功率流方式处理多能量域并存系统的键合图建模技术建立了一个简化的非线性变量柱塞泵动态数学模型。模型中的许多结构参数的处理取决于泵模型的选取。在本研究中,使用的是Parker公司的PVP76型恒压变量柱塞泵。针对其中一些影响较小的非线性项和因素进行了近似线性化处理和忽略。然后使用MATLAB／SIMULINK进行动态仿真,结果表明该泵的动态数学模型是令人满意的。最后通过变化一些重要的结构参数来分析其对系统动态响应的影响程度,为系统优化提供了理论依据。     

基于功率键合图的挤压机液压系统能耗特性建模及优化分析

分析了铝型材挤压机的能耗特性,明确了变量泵容积调速挤压机生产过程中的基本能量流。基于功率键合图对液压系统的能耗特性进行建模,然后推导出状态方程,采用Simulink仿真软件对其动态特性进行仿真。将仿真结果与采集到的实验数据进行对比,从而验证了模型的可靠性。仿真分析了挤压机液压系统的能耗分布特性以及工艺参数对能耗的影响。结果表明:造成变量泵容积调速挤压机效率不高的主要原因是溢流能耗损失,次要原因是变量泵效率低,可通过降低或取消泄压阀的溢流损耗或者采用其它的变流量传动方式来实现挤压机液压系统的节能降耗。在保证铝型材品质的前提下提高挤压速度,有利于降低能耗和生产成本。     

工业回转窑窑衬清窑机器人多关节并行驱动的液压系统动态仿真研究

设计出了工业回转窑窑衬清理机器人的液压驱动系统,并且绘制出能够反映系统动态特性的多关节并行驱动的液压系统的功率键合图。由此建立了包含11个子系统的非线性动力学状态方程,然后根据每个方程的各状态变量之间形成的输入与输出关系构建了系统动态特性仿真模型,然后利用SIMULINK软件包进行了该方程组的求解,获得了满意的仿真结果。     

潜孔钻机节能防卡钻推进液压系统的动态特性仿真研究

在分析了潜孔钻机节能防卡钻推进液压系统的基础上,应用功率键合图理论对系统进行了数学建模,同时结合SIMULINK建立了仿真模型.其动态响应结果考虑了非线性因素,结果相对准确,为智能防卡钻控制系统设计提供了设计依据.     

双向液压锁动态特性的研究

本文以功率键合图为工具,建立了液压锁的数学模型,并对其动态特性进行了仿真分析,从而为此类元件的性能评价、正确使用提供了一种较为科学的依据。     

基于噪声声强最弱的泵控压机卸压特性研究

针对泵控压机液压系统卸压冲击问题,以0.6MN泵控压机为载体,结合功率键合图进行研究,推导出基于噪声声强最弱的理论卸压曲线。搭建了比例变量径向柱塞泵(RKP)模型,并推导出工作缸模型、包含动态摩擦项的修正型分段集中参数管道模型及其它单元模型;以卸压过程中最大声强值最小为目标,运用拉格朗日中值定理,推导出理论卸压曲线;通过仿真对比卸压过程中理论、指数、线性和正弦卸压曲线下的主缸和卸压管压力曲线,并在0.6MN泵控压机上进行实验研究。研究结果表明:基于键合图理论模型的仿真曲线与实测曲线吻合较好,并且理论卸压曲线具有较好的卸压效果,为减小卸压冲击提供了一种有效的新途径。     

基于功率键合图的数控切削系统动态模型及特性研究

利用功率键合图法构建数控切削系统动态模型,并对其动态特性进行分析。基于MATLAB进行仿真,根据仿真结果分析影响系统动态性能的关键因素,得到电机电流与切削力、电机电流与进给速度间变化关系;以及加工刀具与工件间摩擦、机床导轨摩擦、负载等参数对机床动态性能的影响,为数控切削系统参数的合理选择和系统优化设计提供参考。最后通过加工凸轮切削力实验,验证所建立的数控系统动态模型的准确性和方法的可行性。     

智能电液控制器功率驱动单元接口设计

本文针对传统比例控制放大器功率驱动单元存在的主要问题,介绍一种快速型比例电磁铁功率驱动电路与智能控制器匹配。从而改善智能控制器的稳态控制性能及其所带比例电磁铁的电流动态响应。并扼要说明工作原理。     

新型开槽机液压系统的动态特性仿真研究

在分析了新型开槽机原有液压系统存在的问题的基础上,指出了运用数字仿真法对其进行改进的必要性。采用新的建模方法———功率键合图法,建立了开槽机送料液压系统的动态数学模型,并用MATLAB软件对其进行了动态特性数字仿真研究。分析了各种技术参数对系统动态特性的影响规律,确立了改进后的送料液压系统。     

车厢自装卸机构液压系统动态特性分析

在考虑车厢的惯性力和惯性矩的情况下，导出了作用于自装卸机构吊钩的作用力的计算公式。基于功率键合图理论，建立了自装卸机构液压系统的仿真模型，进行厂数字仿真计算，得出了相应变量的瞬态响应值。     

液压动力系统功率在线监测方法研究

针对液压动力系统能耗高、效率低等问题,提出系统功率在线监测方法并给出两种功率监测方案;建立系统功率软测量理论模型,并应用变频电机-齿轮泵驱动方式设计液压动力系统试验台;采用恒转矩与恒功率两种变频调速方式,在试验台上进行系统动态功率监测试验,得到不同工况下的电压、电流、压力、流量与功率曲线,并对系统变频调速特性及压力、流量脉动产生原因进行分析;最后结合理论与试验分析结果,给出系统功率匹配控制策略与压力、流量脉动消减措施。     

开关磁阻调速式车床主轴及其数控方法

介绍了开关磁阻调速式车床主轴的结构、机理及其数控方法.在分析目前车床主轴驱动情况的基础上,提出了用开关磁阻调速驱动车床主轴的机理,并进行了驱动系统结构设计和控制系统设计,同时设计了其数控方法.利用开关磁阻数字无级调速代替齿轮调速,用电机的制动反转功能代替离合器、制动器和机械换向机构.应用结果证明,开关磁阻调速式车床主轴具有无级调速范围宽、稳速精度高、加速减速时间短等优点,是一种简单易行、节能高效的车床主轴驱动方法,在机床领域有广阔的应用前景.     

两种变转速电机驱动恒压泵动态及能效特性研究

为了提高电液动力源响应速度、降低能耗,设计变转速驱动恒压泵组成新型的电液动力源。针对不同工况分别采用变频器驱动三相交流电机和伺服电机两种方式驱动恒压泵,通过对构建的电液动力源原理、动态响应理论分析及试验验证,表明变频器驱动交流电机动态响应差,伺服电机驱动动态响应时间不超过0.1 s。进一步对两种变转速驱动进行能耗分析,试验结果表明两种电液动力源能效随着负载压力和转速的升高而增大,当负载压力达到20 MPa、转速提升到1 500 r/min,变频异步电机驱动的液压系统能效为0.74,伺服电机驱动的液压系统能效为0.8。     

基于多体动力学的折边机电机选型及实验验证

为保证数控折边机所用驱动电机能正常工作又不存在性能浪费,根据驱动轴的运动学、动力学特性,提出一种全面、准确、实用的电机选型方法。针对一款数控折边机,采用多体动力学仿真软件ADAMS建立其多体动力学模型。根据七段式S形加减速曲线,利用MATLAB对数控折边机的模尖进行运动规划,结合运动规划和ADAMS建立的多体动力学模型得到驱动轴的转速和负载扭矩。从峰值转速、扭矩、热平衡、惯量匹配及扭矩转速特性曲线四方面进行电机选型,并进行实验验证。结果表明：所提方法在保证折边机工作效率的同时能充分发挥电机性能。     

纯电驱液压挖掘机动力源特性试验研究

现有工程机械主要以柴油发动机为原动机,存在燃油效率低,排放严重等问题,新的趋势是采用电动方式代替内燃方式.采用变速异步电动机驱动定量泵作为动力源,针对变频异步电动机动态响应较慢的问题,提出在定量泵出口增设液压蓄能器并将其油液引入液压泵入口的方法,提高电动机动态响应.建立采用蓄能器辅助起制动后电驱动力源的试验系统,对比分析了有无蓄能器辅助时液压泵的起制动特性.在此基础上,将这一动力源用于驱动进出口独立控制的液压挖掘机,对动臂运行特性和能耗特性进行试验研究.与发动机驱动系统相比,采用新型电驱动方式,实现同样的操纵性能,可降低动臂运行成本50%,并显著降低供电电源峰值电流.     

液压系统自适应模糊PID联合仿真研究

根据液压机械无级变速器传动原理,结合HMCVT试验台架、泵控马达测控系统及HMCVT测控系统,对双向变量泵工作效率进行分析,通过Design Expert10建立多元回归模型,并用响应曲面法分析各因素对双向变量泵的效率的影响。为提高变量泵控定量马达系统的工作效率,通过MATLAB/Simulink和多体动力学软件ITI SimulationX建立模糊控制模型与动力学模型,并进行联合仿真,采用自适应模糊PID控制和普通PID控制2种控制方法对定量马达输出转速和双向变量泵排量比进行比较。结果研究表明：定量马达稳定输出转速时间减少了0.86 s,超调量下降11.4%,排量比稳定输出时间减少0.57 s,超调量下降15.5%。为进一步研究HMCVT效率特性及动态特性提供依据     

变转速液压动力系统低速特性研究

以变频电机拖动柱塞泵的液压动力系统为研究对象,从变频电机机械特性与柱塞泵效率角度,采用AMESim仿真和实验验证方法,深入分析变转速液压动力系统低速特性差的机制。结果表明:变转速液压动力系统在低转速运行状态下受驱动电机最大输出转矩小、机械特性弱和柱塞泵效率低、流量不稳定的影响,其低速特性差,为改善变转速液压动力系统低速特性提供参考。     

基于电液混合储能的电动挖掘机动臂节能驱动系统特性

针对现有电动挖掘机采用多路阀控系统造成的能效低、电池装机容量大但续航时间短的不足，提出一种变转速双泵直驱液压挖掘机动臂系统。根据动臂液压缸面积比配置2个液压泵/马达的排量，实现液压缸流量匹配。采用液压蓄能器与超级电容进行混合储能，实现动臂重力势能的高效回收利用。分析所提系统的工作原理，建立系统多学科联合仿真模型，分析系统运行特性和能量特性。研究结果表明：双泵直驱挖掘机动臂系统具有良好的控制特性，速度运行平稳。与传统多路阀控系统相比，双泵直驱挖掘机动臂系统节能效果显著，蓄能器压力21 MPa和容积180 L时，重力势能回收效率为79.9%,能耗减少64.6%,进一步通过合理选择蓄能器工作压力和容积，双泵直驱动臂系统的节能效果可达到65%以上。     

基于自适应滑模控制的进给系统运动精度和节能的研究

为了提高进给系统的运动精度和降低其能耗,设计一种自适应滑模控制方法。对进给系统的机械结构进行剖析,分析其组成。通过丝杠导程和效率计算丝杆的负载扭矩,并在丝杆负载扭矩的基础上得出丝杆的动力学方程。在电机转矩的作用下,建立电机轴的运动方程。进而在电机的作用下,得到进给系统的状态方程。以系统的跟踪误差为依据,构建非线性滑动面,在进给系统状态方程的基础上,以驱动系统状态趋于期望滑动面为目的,设计滑模控制律,并控制误差的薄边界层为约束,构造自适应增益模型,完成自适应滑模控制方法的设计。采用所提方法和神经网络方法对直线变化和圆周期望运动轨迹进行跟踪实验。结果表明：在跟踪直线变化和圆周期望运动轨迹时,所提方法的跟踪精度比神经网络方法分别提高了37.52%和32.72%,所提方法的能耗也比神经网络方法降低了10.37%。     

直驱绞车型升沉补偿系统模拟实验台液压系统的研究

提出了一种基于直驱容积控制用来模拟绞车型升沉补偿系统的实验台方案,利用AMESim软件搭建了该系统的模型,确定了系统的结构和参数,设计了一个伺服电机调速控制和变量泵调排量联合控制器和能量计算器,并对其补偿特性仿真分析和整个系统的能量值计算。结果表明:该系统具有良好的补偿特性,所提出的实验方案可行,控制器的设计能够较好地实现直驱联合控制。能量值计算表明复合控制相对单一的伺服调速控制或单一变排量控制具有明显节能效果。这一成果为实验台的搭建提供了参考。