具有非对称阀的非对称动力机构位置伺服系统的控制策略及仿真研究

首先对具有非对称阀的非对称动力机构进行建模,然后对实际工况中非对称动力机构存在的外力干扰、非对称动力机构本身存在的正反向位移不一致及换向瞬间的压力跃变问题采取相应的控制策略,并对其进行仿真研究,仿真结果对解决非对称动力机构的伺服控制问题具有参考价值。     

基于高压锂电的电动叉车行走动力控制系统研究

随着全球变暖和能源危机等问题日益严重,零排放、低振动、无污染的电动叉车越加受到消费者的青睐,纯电动系统是工程机械发展的必然趋势。尽管电动化技术早已在叉车领域得到广泛的应用和认可,但目前的电动叉车多是基于低压,造成功率元器件、连接器、电缆与电机产生较高热损,同时,电流变化率高,容易产生电蚀现象。对此,提出以高压锂电池作为储能单元的高压锂电电动叉车动力总成方案,根据叉车使用工况制定整车行走控制策略,确定驱动电机控制器使用转矩模式控制叉车行走,并探究基准扭矩与油门踏板开度的关系。利用模糊推理规则,实现对驾驶员油门踏板开度控制的意图识别,使用补偿扭矩快速达到驾驶员操作意图。通过MATLAB/Simulink仿真软件验证了高压锂电电动叉车行走动力总成控制策略的可行性。     

基于环境识别的电动工程机械无人驾驶行走方法

无人驾驶技术是指车辆在任意环境和道路条件下,由无人驾驶系统控制车辆完成行驶任务的技术.工程机械作业环境恶劣,部分作业任务具有高度重复性,工程机械无人驾驶可有效降低驾驶员作业的风险,节约劳动力成本,提高作业效率.为实现电动工程机械的无人驾驶,针对电动工程机械的控制特性,采用基于摄像头的端到端决策系统.考虑到工程机械作业场景的特殊性,提出一种新型语义分割网络,该网络可实时融合由摄像头获取的空间特征,缩短图像处理时间,减少系统内存占用.通过在Udacity模拟器中测试发现,该系统可平稳完成模拟驾驶任务.搭建电动履带挖掘机无人驾驶综合试验平台,在非结构化道路上进行无人驾驶试验,试验结果表明,试验车可安全完成直线行驶、转弯任务,在小角度回正中具有较好的控制特性,为后续基于多摄像头的工程机械复杂工况识别与决策系统奠定基础.     

电动重型叉车工况自识别势能回收控制系统

针对电动重型叉车在轻载和重载举升时具有速度范围宽且蕴含丰富重力势能的特点,同时为避免单一大排量液压马达发电机在重载低速时对重力势能的回收效率较低的问题,提出一种基于双液压马达发电机的势能回收系统。所提出的势能回收系统包含2套液压马达发电机,依据操作手柄信号进行单/双液压马达发电机回收模式切换。讨论了举升油缸在带载下降时的工作模式决策规则和控制策略,并搭建了AMESim势能回收系统模型,对比分析了传统节流、单液压马达发电机、双液压马达发电机系统的举升油缸速度和无杆腔压力曲线,并通过样机试验验证了势能回收系统的节能性。试验结果表明,所提出的势能回收系统在大负载工况下具有较高的回收效率,可达74%;在不同货叉下降速度下,均可保持60%以上的回收效率。     

非对称阀控非对称缸系统建模和仿真研究

本文首先建立了非对称阀控制非对称缸动力机构模型,并把此模型应用于六自由度仿真转台实验室样机的分支控制中,证明了该模型的正确性及在此模型基础上采用控制策略更能有效地保持活塞正反向运动一致性和消除压力跃变,对类似伺服系统设计具有积极的指导作用。     

液压自由活塞发动机关键技术及未来发展方向

介绍了液压自由活塞发动机的三种基本结构、工作原理和优点,重点分析了液压自由活塞发动机由于其独特的结构所具有的特性、研制过程中的关键技术、研究难点,以及相应的研究现状,讨论了制约液压自由活塞发动机走向产业化的瓶颈技术,以及为解决这些技术所进行的探索和尝试。推动液压自由活塞发动机的发展可从结构改进、燃料及燃烧技术突破及多学科融合技术等方面进行。     

基于平衡油缸的势能液压式存储和再利用研究

为提高液压挖掘机的能量使用效率, 提出了一种基于平衡油缸的势能液压式存储和再利用系统。分析了平衡系统的工作原理, 通过建立平衡系统的动臂下降速度控制数学模型, 分析了平衡单元的加入对液压固有频率和阻尼比的影响。建立了系统的AMESim仿真模型, 分析了不同的管道容腔体积、蓄能器充气压力和蓄能器体积对动臂下降速度稳定性及动态响应特性的影响, 从而确定平衡单元关键参数的合理取值范围;以某型号1.5 t型的挖掘机为研究对象, 搭建了动臂势能回收试验平台, 验证平衡系统的节能效率。结果表明:该方案在标准工况下的节能效率为21%, 能量回收效率为58.2%。     

负载压力适应型自动怠速系统分段控制策略研究

为改善工程机械自动怠速系统性能,针对纯电驱动工程机械提出一种基于液压蓄能器的负载压力适应型自动怠速系统,分析了新型自动怠速系统结构和工作原理。考虑到系统的节能效率和操控性能,提出了具有负载压力适应功能的自动怠速分段控制策略,并建立AMESim-MATLAB/Simulink的联合仿真模型进行研究,最后基于所搭建的试验平台展开试验研究。结果表明:所提出的新型自动怠速分段控制策略可行,且分段控制效果明显。     

单组元液压自由活塞发动机关键技术

为解决传统内燃式液压自由活塞发动机对压缩比控制要求严格的缺点,采用单组元推进剂代替传统的矿物燃料,利用单组元燃料催化分解后释放出的高温混合气推动活塞组件往复运动,提出了一种对外输出液压能的新型液压自由活塞发动机.采用Fluent软件模拟在脉冲工作方式下,催化床的床载、比表面积、孔隙率、流阻等对单组元燃料分解特性和寿命的影响.通过在动力腔头部安装辅助电磁排气阀的方式来提高活塞的运行频率,提高输出功率.采用隔热陶瓷和合理的排气口设计来减小动力腔壁面热量损失,提高输出功率.利用软密封和硬密封相结合的方式来阻止动力腔的气体进入液压泵,保证了系统工作可靠.     

基于多传感器紧耦合的工程机械定位与建图系统

工程机械工况复杂、作业环境恶劣,实现工程机械无人驾驶将带来显著的社会效益和经济价值。工程机械不同于普通乘用车,为实现无人驾驶工程机械在多复杂工况下的高鲁棒性定位,采用多传感器紧耦合的同步定位与建图系统(Simultaneous localization and mapping, SLAM)。针对现有SLAM前端算法计算冗余、计算效率低下等问题,采用基于点线、点面特征匹配的方法,结合局部地图配准,有效降低点云配准时的数据量,避免计算冗余。针对现有激光融合SLAM无回环检测的问题,基于空间近邻原则结合正态分布变换算法将回环检测机制引入SLAM系统,有效降低SLAM系统建图的全局误差。针对工程机械作业环境定位与建图易退化的问题,在点线、点面特征匹配的基础上,创立了残差自适应反馈机制,使得迭代方程求解快速收敛而不发散。仿真和实车试验结果证明该套SLAM系统能够有效解决工程机械在桥梁、长廊等作业场景下的建图退化问题,建图速度大大提高,能够满足工程机械实时定位与建图的需求。