大型液压机负载口独立调平控制系统研究

针对传统大型液压机的调平控制系统在四角调平的过程中,无法实现两对角液压缸输出力的独立控制,结合负载口独立控制技术,设计了基于负载口独立控制的大型液压机调平控制系统,并对其控制特性、液压缸的输出力特性进行了理论分析,利用AMESim建立了大型液压机负载口独立调平控制系统仿真模型,在优化PID调节参数后,进行了系统仿真。仿真结果表明:通过闭环调节四个二位二通比例阀的开口度大小,以及进、出口阀口开口度的比例关系,不仅可以实现活动横梁的自动调平控制,而且能够实现两对角液压缸输出力的独立控制,从而提高了控制系统的准确性和稳定性。     

基于缝隙理论的新型数字液压缸研究

介绍了一种新型数字液压缸,该数字液压缸采用一种基于缝隙理论的数字阀,通过对数字阀的小流量控制来实现数字缸的微量进给和速度控制。步进电机接收到数字脉冲信号,驱动数字阀芯移动,通过改变数字阀阀芯的缝隙值来控制液压缸输入流量,从而有效提高了数字液压缸微进给控制精度。对数字液压缸系统进行分析,建立了精确的数学模型,推导了控制系统的传递函数和方框图,并利用AMESim仿真软件对其液压系统进行仿真分析,得到了数字液压缸位移、流量与数字阀缝隙变化的相对关系。     

独立阀口控制系统流量饱和时控制特性研究

传统负载敏感液压系统中多执行器同时运动时,执行器的协调运动会因泵的流量不足而受到影响。根据独立阀口控制系统的优势,采用压力流量复合控制策略,并给出了多执行器复合动作时流量分配控制方法,实现了系统流量在惯性负载工况下执行器复合动作时的合理分配,并能降低负载力突变带来的干扰。最后通过AMESim和MATLAB联合仿真验证了在系统流量饱和时,该控制方法可以保证执行器承受惯性负载和负载发生突变时,拥有较好的协调性和稳定性。     

新型负载口独立控制阀的设计与仿真研究

针对现有负载口独立控制系统中流量控制技术成本高、应用少等问题，设计了一种带阀后压差补偿的负载口独立控制阀。采用二级结构，将A形半桥应用到主阀的先导控制。研究中，根据阀的结构特点对其进行数学建模，通过合理假设推导出电闭环控制时的传递函数并进行理论分析。通过传统计算的方法对该阀进行结构参数设计，基于阀口迁移理论设计了主阀U形节流槽，采用矩形窗口的先导半桥控制，流量低，压力灵敏度也较大。进一步在AMESim平台上建立电闭环阀的仿真模型，对其动静态特性进行仿真研究。     

超越负载下独立阀口方向阀控制系统速度稳定性研究

在超越负载工况下,传统液压系统中负载控制阀或平衡阀负载速度控制效果差、容易发生速度抖动,为改善这些不足,采用负载口独立技术并进行速度控制特性的分析,给出了压力流量复合控制策略,建立了超越伸出和超越缩回两种工况下的数学模型,通过AMESim与simulink进行联合仿真,结果表明,负载口独立技术在保证系统速度控制特性的前提下,能够进一步提高系统的稳定性能。     

泵阀复合进出口独立控制液压挖掘机特性研究

传统四边联动阀控制液压执行器可控性差、在超越负载工况能耗大。为改进这些不足,提出动臂、斗杆液压缸和回转液压马达采用泵阀复合、流量压力匹配进出口独立控制、铲斗液压缸与行走液压马达采用原有四边联动阀的液压挖掘机整机方案。建立液压挖掘机机械结构多刚体动力学与电液系统联合的数字样机,利用该样机分别对采用负载敏感系统和新回路系统控制的动臂、斗杆和回转马达三个执行机构动静态性能和能耗特性进行研究。进一步构建基于上述原理的试验测试样机,试验结果表明所建立数字样机具有较高的准确性;采用流量匹配进出口独立控制方法可以显著降低阀口工作压差,提高能量利用效率,减小执行机构压力冲击,提高整机运行平稳性。     

液压旋耕机工作装置负载敏感系统分析

根据液压旋耕机的工况特点,基于定流量阀后补偿负载敏感原理设计液压旋耕机的工作系统,分析该系统工作原理,采用AMESim平台搭建该工作装置负载敏感系统仿真模型,仿真分析该系统分别处于变负载工况、多路阀不同开口工况与流量饱和工况下的工作特性。由仿真可知,该负载敏感系统各执行机构所需流量主要取决于多路阀开口面积,与负载无关。且当系统发生流量饱和时,会根据多路阀前后压差按比例分配定量泵输出流量,使各执行机构独立地工作。证实了将负载敏感系统运用在旋耕机中,使旋耕机能够实现单泵驱动多个动作,实现升降液压缸与回转液压马达的复合动作,使其工作系统便于控制。     

基于AMEsim与Adams联合仿真的挖掘机双阀芯系统研究

应用大型系统仿真软件AMEsim 10.0与Adams 2005建立了挖掘机液压系统与负载动力学模型。通过动力学负载模型分析了挖掘机动臂、斗杆、铲斗的负载特性;通过双阀芯模型不同参数下的阀口流量响应特性,得出了先导阀阻尼系数及PID控制参数的较优组合;通过联合仿真模型得出了负载敏感系统与新型双阀芯系统的典型工作循环过程的能量消耗变化曲线,研究结果表明:阀口独立控制可以更好地适用于负载方向不断变化的系统,可以对回油压力进行独立控制,减少回油功率损失,相比于传统负载敏感系统,能耗减少15%左右。     

具有三级结构的新型双阀芯多路阀的分析与应用

针对现有负载口独立控制双阀芯多路阀结构复杂，控制难度大的问题，结合负载敏感压力补偿技术，提出了一种具有三级结构的新型双阀芯多路阀，该阀结构简单紧凑，控制方便可靠，应用场景灵活多变。结合新型双阀芯多路阀在起重机卷扬动作控制上的应用，基于AMESim软件对其进行了仿真分析。仿真结果表明新型双阀芯多路阀具有较好的电流-流量特性、负载敏感特性，同时，与传统负载敏感系统相比，该双阀芯多路阀负载敏感系统节能效果优势明显。     

负载口独立控制系统的节能边界

为了找寻负载口独立控制系统的极限节能边界,并明晰其节能机理,建立传统阀控系统和负载口独立控制系统的静态效率与静态能耗模型,利用归一化处理使模型转化为无量纲形式.选取与传统阀控系统可比拟的2种工况,即同泵源压力和同阀口开度,在负载口独立控制系统处于节能极限时(出油阀口全开)进行对比.仿真分析不同工况下2种系统的静态效率与...     

负载口独立控制双联阀建模与特性分析

 为解除液压执行元件进出口之间的联动,提出了一种负载口独立控制双联阀,基于2个单元体阀芯错位组合,能实现负载口的独立控制。根据其工作原理,建立了阀控缸数学模型,进一步利用MATLAB/Simulink搭建了数值求解模型,对该阀在3种不同工况下的工作特性进行了分析。分析结果表明,通过对阀芯角位移和线性位移在工作行程零位及行程末端附近的联合控制,分别可实现微小流量稳定控制和大流量快速响应控制;阀芯角位移单独控制时,负载流量与之成正比,具有良好的线性流量增益效果;阀芯线性位移单独控制时,相同供油压力下能获得最大的负载流量和活塞位移。该阀具有较高的流量控制精度和灵活性,可为复杂工况下流量和压力的匹配补偿控制提供新思路。     

起重机泵阀协同系统模式切换压力冲击研究

现有的起重机泵阀协同压力流量复合液压控制系统,降低了快速大流量时的系统能耗,提高了微动时流量的控制精度;但是该系统在快速模式和微动模式之间切换时,液压缸无杆腔内会产生流量和压力的剧烈波动,原因是电液比例泵和电液比例多路阀的控制不协调.为有效解决这一问题,建立一种泵阀协同压力复合液压控制系统的AMESim和Simulin...     

Development of a novel rotary flow control valve with an electronic actuator and a pressure compensator valve for a gas turbine engine fuel control system

This paper presents a new rotary proportional flow control valve with Cam-Nozzle configuration. The rotating cam against the fixed nozzle changes the flow area and then can meter the fuel flow. This valve equipped with a pressure compensator plunger type valve to retaining constant pressure difference across the flow control or metering valve. The cam shaft directly coupled to an electronic servomotor type rotary actuator and then it is possible to apply digital control techniques such as pulse width modulation (PWM) in this control system. This new valve configuration is developed for an electro hydro mechanical fuel control system in a gas turbine engine. In addition to aero engine application, this type of flow metering valve can widely be used in industrial hydraulic systems. In this unit, the output flow is proportional to the cam's angular position (or throttle command) and it is not sensitive to pressure fluctuations at nozzle inlet and outlet. The aim of this new design is to modify a manual single adjusted hydro-pneumatic fuel control unit to obtain a new electro-hydraulic fuel control system for a gas turbine engine. The main innovations in the presented fuel metering unit include new design of the rotary valve opening shape (Cam-Nozzle) without metal to metal contact, use of a rotary electronic actuating mechanism and also direct coupling between the actuator and the rotating cam. The increased fuel metering precision in the new flow control valve has improved the ultimate control accuracy of system. A computer simulation software based on the proposed model, is performed to predict the steady state and transient performance and to analyze effect of important design parameters on valve outlet fuel flow and obtain the final design parameters. The validity of the proposed valve configuration is assessed experimentally in the steady state and transient modes of operation. The results show good agreement between simulation and experimental in both modes (max. 4% deviation).     

复合型流量计的测量模型

在无载液压缸动态特性良好的基础上,将其与伺服电机控制的计量泵并联连接,设计一种复合型动态流量计,可实现对连续偏置的动态流量精确测量。计量泵调节无载液压缸的活塞位置的同时测量偏置稳态流量,无载液压缸测量高频的动态流量,解决了无载液压缸的行程受限问题。结合复合型动态流量计的结构特性,提出了一种新的泵控缸动平衡控制方案来调节液压缸的活塞位置,提高了活塞的控制和响应速度;同时针对流量测量中的流体泄漏建立流量泄漏补偿模型,使动态流量的测量更精确。搭建实验系统,利用LabVIEW编写实验程序,结合涡轮流量计进行稳态流量测量校准。实验结果表明:复合型流量计方案可行,在稳态流量的测量中可以实现高精度的测量,在动态流量测量中,动态性能良好。     

基于高速开关阀的液压缸速度控制系统设计

为了研究高速开关阀在液压缸速度控制系统中的应用,在分析高速开关阀流量特性的基础上,提出了基于高速开关阀的单阀直控式和旁路节流式两种液压控制系统方案,并且采用脉宽调制技术(PWM),根据液压缸的位移信号调节PWM的占空比,控制进入液压缸的流量,间接达到控制液压缸速度、削弱冲击的目的。针对两种应用方案,分别通过Sim ulink建立仿真模型、FESTO液压实验平台搭建系统进行实验的方式,得出了仿真与实验情况下的位移、速度、加速度曲线。仿真曲线与实验结果的对比表明:单阀直控式和旁路节流式两种液压控制系统方案都能较好地实现液压缸速度的控制,其中单阀直控式更加适合于小流量液压系统,而旁路节流式的应用范围较广。     

Output characteristics of a series three-port axial piston pump

Driving a hydraulic cylinder directly by a closed-loop hydraulic pump is currently a key research area in the field of electro-hydraulic control technology,and it is the most direct means to improve the energy efficiency of an electro-hydraulic control system.So far,this technology has been well applied to the pump-controlled symmetric hydraulic cylinder.However,for the differential cylinder that is widely used in hydraulic technology,satisfactory results have not yet been achieved,due to the asymmetric flow constraint.Therefore,based on the principle of the asymmetric valve controlled asymmetric cylinder in valve controlled cylinder technology,an innovative idea for an asymmetric pump controlled asymmetric cylinder is put forward to address this problem.The scheme proposes to transform the oil suction window of the existing axial piston pump into two series windows.When in use,one window is connected to the rod chamber of the hydraulic cylinder and the other is linked with a low-pressure oil tank.This allows the differential cylinders to be directly controlled by changing the displacement or rotation speed of the pumps.Compared with the loop principle of offsetting the area difference of the differential cylinder through hydraulic valve using existing technology,this method may simplify the circuits and increase the energy efficiency of the system.With the software SimulationX,a hydraulic pump simulation model is set up,which examines the movement characteristics of an individual piston and the compressibility of oil,as well as the flow distribution area as it changes with the rotation angle.The pump structure parameters,especially the size of the unloading groove of the valve plate,are determined through digital simulation.All of the components of the series arranged three distribution-window axial piston pump are designed,based on the simulation analysis of the flow pulse characteristics of the pump,and then the prototype pump is made.The basic characteristics,such as the pressure,flow and noise of the pumps under different rotation speeds,are measured on the test bench.The test results verify the correctness of the principle.The proposed research lays a theoretical foundation for the further development of a new pump-controlled cylinder system.     

机电液集成控制的数字液压缸研究

提出一种新型数字液压缸系统,它将油缸、控制阀组和反馈机构集于一体,以高速开关阀作为逻辑锥阀的先导阀,由滚珠丝杠组和编码器构成的反馈机构实时反馈活塞的位移和速度,通过控制器产生PWM信号控制高速开关阀的输出,对锥阀输出流量比例调节,从而实现液压缸活塞位移和速度的数字控制.     

大型矿用液压挖掘机动臂运行及能效特性

作为大型矿用液压挖掘机的主要工作装置,重型机械臂在作业中主要做往复循环运动,下降过程中所具有的动势能会因控制阀口的节流效应转化为热能损失掉,该部分能量占发动机输出能量的20％以上,造成巨大能量浪费和废气排放.针对以上问题,提出在原双液压缸动臂驱动系统的基础上增设一个与液压蓄能器相连的独立储能液压缸,实现对重载机械臂动势...     

挖掘机工作装置负载口独立控制系统节能特性研究

传统的挖掘机负载敏感系统利用1根阀芯同时控制着液压执行器的进、出口油路,在实现运动控制的过程中,造成了多余的节流损失,使得系统能耗大、效率低,为此,结合负载口独立控制技术,采用了5个二位二通比例阀作为主控制阀,设计了挖掘机工作装置负载口独立控制系统,利用机械动力学分析软件ADAMS建立了挖掘机工作装置的动力学模型,利用...