为了给电液伺服闭式泵控系统关键学科问题的深入研究奠定实验基础,提出了一种基于传统电液伺服泵控系统工作原理的电液伺服闭式泵控系统实验平台设计方案。采用双排量径向柱塞泵代替定量齿轮泵,增设了模式切换模块与安全卸荷模块;运用电液伺服闭式泵控技术,搭建了实验平台的电气原理构架与系统程序控制构架,并设计了实验平台的控制界面;在穆格MACS轴控制软件中完成了运动控制器的程序设计;以理论设计为基础,对平台的液压与电器部分进行了实验,以验证方案的可行性。实验及研究结果表明:该泵控系统实验平台可实现位移、压力与电机转速等关键变量的数据采集,可以为电液伺服闭式泵控系统的深入研究提供实验基础。

为消除装载机阀控液压系统在举升和下降过程产生的节流和溢流损失,并回收举升过程中积累的重力势能,提出由三腔液压缸和闭式泵控组合的高能效液压驱动系统。首先,将现有非对称液压缸中的柱塞杆改为中空结构,设计中空腔室柱塞腔与有杆腔的面积相等,两腔室直接与液压泵进油口和出油口相连,构成闭式泵控回路,第三腔室直接与蓄能器相连,构成液气储能单元;然后,根据工作原理和理论分析初步确定系统基本元件的参数,构建所提出的系统的多学科联合仿真模型,通过动态特性的仿真分析,验证系统的可行性;最后,搭建高能效液压驱动系统试验样机验证仿真结果的准确性,并分析不同势能回收腔压力对系统能效和特性的影响。研究结果表明:采用闭式泵控液压系统,不仅完全消除了节流损失,还通过伺服电机驱动定排量液压泵,实现了动臂液压系统供需流量...

液压机的特点是滑块质量大,工进负载力大,其滑块空程下放造成了重力势能、动能等能量的浪费。为了回收利用这部分能量并且降低电机转矩,基于“伺服电机+定量泵”的闭式泵控方案,提出了带超级电容储能系统的双排量泵/马达闭式驱动液压机方案,并制定能量管理策略对能量进行回收与再利用。搭建了液压机试验台,试验结果表明,储能系统的能量回收效率为79.3%;进一步开展仿真研究,基于SimulationX多学科仿真软件,构建了液压机的多学科仿真模型,仿真结果表明,双排量泵能大幅度降低电机转矩,储能系统能够减少液压机整机6.9%的能耗。

以电液伺服闭式泵控系统为研究对象,提高其位置控制精度及响应速度为目标,提出电液伺服闭式泵控系统位置前馈补偿控制算法。首先,对电液伺服闭式泵控系统数学模型进行推导,得出位置控制系统传递函数;其次,推导位置控制前馈补偿控制器,该控制器可依据系统运动轨迹变化实时补偿定量泵转速,实现系统高精度位置输出;最后,在电液伺服闭式泵控实验平台上,对系统的位置控制性能进行试验研究并给出定量分析。实验结果表明:前馈补偿控制器可大幅提高系统位置控制性能。研究成果将为电液伺服闭式泵控系统高精度位置控制奠定基础,对泵控技术的工程推广具有积极的意义。

装载机是一种频繁装卸货物的工程机械,在工作过程中其举升装置及其负载存在大量的重力势能,为回收利用这部分能量,提出闭式泵控三腔液压缸的装载机举升装置。将原有动臂非对称两腔液压缸改为对称液压缸,增加一个势能回收腔,并与蓄能器相连,直接回收与利用重力势能。闭式泵控液压系统通过伺服电机-定量泵驱动三腔液压缸,消除液压系统的节流和溢流损失,并通过采用速度-位置复合闭环控制策略提高举升装置的响应特性。首先对闭式泵控三腔液压缸举升装置工作原理进行分析,搭建其数学模型,并设计相应控制策略;然后构建该装置的多学科机电液联合仿真模型,并验证其可行性;最后构建该装置的试验测试平台,进一步分析其工作与能耗特性。试验结果表明,与无蓄能器参与工作的闭式泵控系统相比,采用该系统,液压缸的平均工作压力由10 MPa降为6 MPa