高压气动系统负载容腔压力伺服控制仿真研究

为满足某气体发生系统安装空间小、重量轻、动态响应快、控制精度高等要求,设计了高压气动压力伺服控制系统,并采用高压电-气伺服阀实现了负载压力的高响应高精度控制。建立了系统数学模型,包括高压气瓶热力学方程、高压电-气伺服阀传递函数与流量方程、负载容腔压力变化与排气流量方程等子模型,并设计了反馈线性化PID控制器。基于MATLAB/Simulink平台建立了高压气动系统仿真模型,仿真研究了高压气瓶容积与初始气源压力、负载容腔排气孔通径等参数对系统负载压力控制性能的影响规律。研究结果为该系统的优化设计与实验研究提供重要理论依据。     

高压气动减压阀的结构优化与特性分析

对氢能源动力汽车的输氢系统来说,要解决的关键问题就是高压氢气的减压,本文针对该系统中的关键性元件高压气动减压阀进行了研究。为保证1次加氢后连续行驶距离达到300km以上,要求氢能源汽车车载输氢系统储氢气瓶的压力达到35MPa以上,氢能源汽车质子交换膜燃料电池所提供的氢气的正常工作压力为0．16MPa。通过对阀的各个主要部件进行分析,优化了该阀的结构,设计了一种新型高压气动减压阀;建立了阀的数学模型,运用MATLAB／SIMULINK仿真软件,分析了该阀的静态特性和动态特性。     

恒压式气动储气装置设计与仿真分析

为提高气动系统能效,提出了一种恒压式气动储气装置,取代传统定容式储气罐。首先,对恒压式气动储气装置的结构原理进行设计说明;然后,在AMESim中对一个典型气动回路进行建模仿真,对比在回路中使用传统定容式储气罐和恒压式储气装置的不同系统工作特性。结果表明:所设计的恒压式储气装置能够实现良好的稳压特性,同时表现出了显著的节能效果。     

高承压泥水平衡盾构机主驱动压力补偿系统研究

基于高承压泥水平衡盾构机的市场需求,研究了一种主驱动压力补偿系统。首先对组合密封形式的承压能力进行了仿真分析;其次对两种不同控制方式的压力补偿系统设计方案进行了对比研究;最终确定了一种性能稳定、可靠性高的全气动控制的主驱动压力补偿系统,从而提高了泥水平衡盾构机的整机承压能力。通过模拟盾构机掘进过程中各密封腔体压力变化,搭载自适应密封压力补偿系统试验台进行实验分析,并成功应用于国内多个超大直径泥水平衡盾构机。     

火箭增压输送系统减压阀出口压力性能改进研究

为解决液体火箭增压输送系统气体减压阀在生产和飞行试验中出现的出口压力长时间持续下降问题,基于实测摩擦力提出了O形圈黏弹摩擦特性对减压阀出口压力的影响机理。使用修正摩擦力后的减压阀仿真模型复现了该减压阀出口压力长时间持续下降现象,并提出改进方案。样机验证试验表明,改进后减压阀出口压力长时间下降现象明显改善,减压阀精度提高约30%,验证了改进方案的有效性和O形圈黏弹摩擦特性对减压阀出口压力影响机理的正确性。     

气力输送流型与压力信号关系研究

以压缩空气作为介质,在内径为65 mm的管中分别进行稀相与密相气力输送实验,并据此研究了压力信号与流型的关系.通过分析压力信号的波动和功率谱密度,发现压力信号与颗粒输送流型存在密切关联.研究表明:密相气力输送系统压力信号的波动范围和波动标准差均远大于稀相输送;并且密相气力输送系统压力信号的概率密度分布分散,总体呈现典型...     

新型高压气动比例控制阀动态性能的仿真研究

针对某水下控制装置的特殊要求,设计了一种新型高压气动先导式比例控制阀。提出缓冲压力控制腔结构,实现了先导阀输出压力控制,以适应系统高压、大流量、工作压力范围宽的特点。建立了高压气动比例控制阀系统的动态数学模型,对其动态性能进行了仿真研究,获得了较为满意的结果。研究结果对高压气动比例控制阀的设计制造具有理论指导意义。     

基于压差控制的泥水平衡式盾构机主驱动密封气动自动保压系统研究及应用

泥水平衡式盾构机主驱动四道唇形密封组合承压能力一般不超过0.6 MPa,无法满足设备在大于0.6 MPa的高水压工况下的安全施工需求.据此,设计了基于压差控制的泥水平衡式盾构机主驱动密封气动自动保压系统.该系统可将现有唇形密封承压能力提高至0.8 MPa,并可自动实现加压、泄压,无需人为参与,降低工人劳动强度.对该系统...     

强放射性环境用气压传感器的管路与压力响应分析

在强放射性环境中气动元件具有防爆、可靠性高等优势,但因气体的可压缩性导致气压信号传递滞后,造成气压传感器灵敏度下降。对气压传感器的管路与压力响应关系进行理论分析和试验验证,分析出影响气压传感器信号滞后原因,对长气管的气体传递行为进行了分析,并根据试验结果针对气体传递模型进行优化,最后给出气压传感器灵敏度改进方案。     

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.     

液气开关启闭特性分析

液气开关作为控制系统中气动油泵的主控开关,控制系统油液压力.当系统油压足够大时,液气开关切断气源,气动油泵停止充压;当系统油压不足时,液气开关连通气源,气动油泵自动补压,直至液气开关切断气源,液气开关启闭特性直接影响系统压力稳定性.通过数值建模,从气源压力、弹簧刚度、机构摩擦力3个方面对液气开关启闭特性分析,并进行试验...     

Asymmetric Fuzzy Control of a Positive and Negative Pneumatic Pressure Servo System

The pneumatic pressure control systems have been used in some fields. However, the researches on pneumatic pressure control mainly focus on constant pressure regulation. Poor dynamic characteristics and strong nonlinearity of such systems limit its application in the field of pressure tracking control. In order to meet the demand of generating dynamic pressure signal in the application of the hardware-in-the-loop simulation of aerospace engineering, a positive and negative pneumatic pressure servo system is provided to implement dynamic adjustment of sealed chamber pressure. A mathematical model is established with simulation and experiment being implemented afterwards to discuss the characteristics of the system, which shows serious asymmetry in the process of charging and discharging. Based on the analysis of the system dynamics, a fuzzy proportional integral derivative (PID) controller with asymmetric fuzzy compensator is proposed. Different from conventional adjusting mechanisms employing the error and change in error of the controlled variable as input parameters, the current chamber pressure and charging or discharging state are chosen as inputs of the compensator, which improves adaptability. To verify the effectiveness and performance of the proposed controller, the comparison experiments tracking sinusoidal and square wave commands are conducted. Experimental results show that the proposed controller can obtain better dynamic performance and relatively consistent control performance across the scope of work (2–140 kPa). The research proposes a fuzzy control method to overcome asymmetry and enhance adaptability for the positive and negative pneumatic pressure servo system.     

水射流爬壁除锈实验平台的设计与试验

爬壁除锈是水射流除锈的重要应用之一。本文研制了以超高压泵机组、真空回收系统为主的水射流爬壁除锈实验平台,并研制了以磁隙吸附为主、气动驱动的磁隙式爬壁除锈机器人,除锈试验表明实验平台除锈参数合理,爬壁机器人除锈效果良好,该实验平台对水射流爬壁除锈成套设备的推广具有参考意义。     

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。     

基于可编程控制器的恒压供水系统设计

水资源的短缺和消防火警的频繁出现使得恒压供水问题显得尤为重要,本文基于PLC和内置PID的变频器构建了恒压供水控制系统,该系统能够进行自动调节生活和消防恒压供水、小流量节能、故障检测和报警,以及提供各种保护功能.系统具有可靠性高、效率高、节能效果显著和动态响应速度快等特点.     

无模型控制器在气缸压力控制系统中的应用研究

气动伺服系统存在纯时延、非线性、时变等特点,传统的控制策略(如PID控制)在解决非线性系统时效果不理想,因此提出一种无模型控制算法。此方法在被控对象结构复杂、参数时变时控制效果较好。首先对气动伺服系统进行建模,建模过程包括阀口流量、比例流量阀及缸内压力建立一个二阶模型;其次设计无模型自适应控制器(Model-Free Adaptive Controller,MFAC)用于气动伺服系统压力控制;最后利用LabWindows/CVI平台进行试验验证。结果表明,针对气动伺服系统设计的无模型控制器是有效的,相比于传统PID控制有更快的响应速度和更高的控制精度。     

某型导弹高压正向式减压阀静态特性分析

高压气动减压阀是导弹/发射筒气源装置的重要元件,用于气源装置高压气瓶出口气体的减压与稳压。设计一种正向直动式减压阀,并建立其静态数学模型,用AMESim软件对其静态特性进行仿真分析,讨论锥形阀芯半角、敏感活塞面积和弹簧总刚度对该减压阀压力特性的影响。结果表明:锥形阀芯半角的增大能提高减压阀的调节精度;活塞面积的增大能提高调节精度,增大到一定值时,调节精度无明显提高,同时要考虑减压阀的尺寸;弹簧刚度的减小能提高减压阀的调节精度。     

高粘度煤泥加压旋转流变仪的标定与应用

高粘度煤泥流变特性是影响其高压管道输送阻力的一个重要因素．故研制加压旋转流变仪测量高粘度煤泥不同压力时的流变特性。标定加压旋转流变仪,用于测试压力对流变性的影响。使用加压旋转流变仪测试浓度75％煤泥的剪切应力和剪切速率．绘制了煤泥不同压力时的流变曲线和表观粘度曲线,通过分析确定了煤泥常压下是宾汉型流体,加压下为屈服假塑性流体。     

带循环油冷却湿式液动新型摩擦离合器与制动器的研究

深入分析了目前广泛使用的气动摩擦离合器与制动器和电磁离合器应用于机械压力机时存在的问题,并在此基础上开发出了带循环油冷却湿式液动新型摩擦离合器与制动器,对其特点进行了全面深入的分析研究。     

高压气动球阀状态监测与性能评估试验研究

阀是流体输送系统中的关键部件, 准确地掌握其状态、性能对于确保系统安全可靠地工作非常重要。以高压气动球阀为对象, 开展状态监测与性能评估试验研究。构建球阀状态监测试验系统并开展实验, 利用获取的阀进气口与出气口压力、阀执行机构转动角度等有关信息, 对球阀的性能进行分析。结果表明:该方法能够将球阀工作过程的稳态与瞬态特征相融合, 很好地实现了对球阀动态过程和工作性能的评估。