为降低传统液压挖掘机动力系统的能量消耗,提出一种单定量泵控缸的分布式直驱液压系统,开展中型挖掘机泵控系统与阀控系统的能效对比。首先,对双泵双回路阀控液压系统和分布式泵控液压系统的原理进行分析;随后,在MATLAB/Simulink中建立机械多体动力学模型、泵控液压系统模型和速度前馈PID位置反馈控制器;根据GB/T 36695—2018中的典型挖掘机循环,分别进行阀控系统实验和泵控系统仿真;最后将实验结果和仿真结果进行对比分析。结果表明在同一工况下,两者的工作装置能耗基本相当(泵控系统比阀控系统高8.5%),但泵控系统效率(62.1%)是阀控系统效率(23.5%)的2.6倍,泵控系统总能耗降低了62.4%。

为提高执行器的响应速度、鲁棒性和控制精度,提出了一种新型控制技术,将扩张状态观测器与反步积分终端滑模预设性能控制器相结合。首先,将非线性干扰观测器与扩张状态观测器融合,实现对状态量、外部干扰和匹配干扰的观测。然后,在控制器中引入积分终端滑模和规定性能约束,以加快执行器在位移误差远离平衡点时的跟踪误差收敛速度,并确保瞬态和稳态位置响应在要求的有界范围内。最后,基于李雅普诺夫方法对控制器进行稳定性分析。结果表明在跟踪具有外负载干扰的复合轨迹情况下,设计的控制器能保证瞬态性能和规定的跟踪精度,与反步滑模控制器和PID相比,所提出的控制器具有更佳的控制性能。

对伺服电机和定量液压泵组合驱动差动液压缸系统的特性和效率进行研究。针对应用恒定总压力对液压缸2腔预压紧、系统能量效率低的不足,提出用负载敏感原理和总压力设定曲线预先给定的方法,使液压缸运动过程中的系统压力与负载相适应,同时维持背压在一个较低的值,减小了系统的能耗和泵的发热。进一步提出用低压蓄能器对液压缸2腔预压紧的回路原理,不仅简化了控制回路,也降低了电机和液压系统的能耗。研究工作获得了数字仿真和试验的验证。

为了提高差动液压缸泵控的位置精度和压力精度,对差动缸的过驱动模型进行了研究,并对控制方法进行仿真验证。创建了差动液压缸驱动控制模型简图,推导出活塞运动控制和腔室压力控制的输入-输出变换方程式。在对驱动器进行建模的基础上,基于相对增益阵列给出了系统的耦合分析。建立了辅助虚拟压力状态的输出变换,并合成了线性参数化控制方法。采用Matlab对该驱动控制方法进行仿真验证,并且与非过驱动方法进行比较和分析。结果表明:采用过驱动液压缸控制方法,液压缸活塞运动位置与理论值偏差较小,腔室压力与理论值偏差较小;而采用非过驱动液压缸控制方法,液压缸活塞运动位置与理论值偏差较大,腔室压力与理论值偏差较大。采用过驱动液压缸控制方法,控制系统相对稳定,能较好保证液压缸活塞运动位置精度和腔室压力精度。

针对平面磨床泵控液压系统中的速度特性问题,采用S型曲线规划伺服电机转速,配合使用蓄能器添加阻尼的方法,并结合仿真与实验对其展开了研究。首先,从系统数学模型入手,建立了伺服电机、定量泵与阻尼等关键元件的数学模型;然后,利用AMEsim仿真软件搭建了系统的仿真模型,对系统中蓄能器与阻尼的使用配合S型电机速度曲线进行了验证,提高了液压系统运行的稳定性;最后,为了验证仿真结果的可靠性,搭建了一个平面磨床泵控液压系统实验平台,对负载运行的速度特性进行了实验研究,并将实验数据与仿真结果进行了对比分析。研究结果表明:液压系统优化后,插装阀阀芯动作的稳定性、准确性、系统压力波动与油缸运行速度平稳性得到了改善,最终速度超调量减小了79.3%;同时,实验结果与仿真结果基本吻合,液压缸压力与运动速度稳定性都有所提升,系统整体...

传统的伺服电机驱动单变排量泵系统的稳定性较差,同时因其节流损失大,会引起系统的能耗过高,针对这些问题,对37 t液压挖掘机动臂差动缸系统的动臂能耗特性进行了研究。首先,根据双泵驱动动臂控制的工作原理,给出了“伺服电机和双定排量液压泵相结合,共同驱动动臂差动缸系统”的方案,推导出了差动缸的数学模型,利用UG软件建立了液压挖掘机的三维机械模型;然后,进一步在仿真软件SimulationX中,建立了37 t液压挖掘机动臂系统的仿真模型;最后,对变转速伺服定量泵直控差动缸系统的位置、速度控制特性以及能耗特性进行了仿真研究;为了验证上述仿真模型的有效性,搭建试验样机进行了实验,并将所得的实验结果与模型仿真结果进行对比分析。实验结果表明:在空载工况和带载工况下,动臂差动缸输出能耗分别降低了约40%和44%;与空载工况相比较而言,带载...

本文以力士乐泵控系统中较典型的负载敏感(流量控制)泵液压控制原理作为研究对象,通过较为详细的分析液压控制过程,指出按常规分析方法产生的误解,找出产生误解的原因并加以说明。同时应用阻尼和液压半桥理论,通过等效图法方法重新理解负载敏感泵的工作过程。

通过对非对称泵控差动缸系统势能回收效率进行研究,在理论分析的基础上建立势能回收过程的数学模型,分析蓄能器压力对能量回收效率的影响规律;建立势能回收系统的物理仿真模型,对势能回收过程进行仿真研究。结果表明:与普通气囊式蓄能器相比,采用恒压蓄能器进行能量回收可以避免在势能回收过程中,非对称泵从马达工况转化为泵工况而无法回收剩余能量;当负载为10 kN时,采用恒压蓄能器最大节能效率可达到29.8%。通过数值分析计算得到负载下降过

介绍了闭式油路和开式油路泵控系统在国外的发展现状。

介绍了典型电液伺服阀的工作原理，基于HyPneu电液仿真软件对喷嘴挡板式电液伺服阀模型进行仿真，为工程应用喷嘴挡板式电液伺服阀提供了理论及仿真依据。