针对深水清淤机械臂阀控非对称油缸因高阶非线性特性以及水下大干扰工作环境导致的控制困难问题,本文提出一种加速干扰自适应滑模控制方法。通过整理系统的高阶非线性模型,建立液压油缸的分层控制模型。使用反步法设计了滑动模态指数收敛的滑模控制器,在此基础上提出了一种加速的干扰自适应方法,并使用李雅普诺夫稳定性理论验证了该复合控制方法的稳定性。通过Simscape平台进行多物理域仿真验证,仿真结果表明:所设计的加速干扰自适应滑模控制方法能实现快速准确的位置跟踪,相比于比例积分微分控制具有响应速度快、超调量小的特点,相比于普通干扰自适应滑模控制方法具有稳态误差更低,干扰估计速度更快的特点。

针对电液伺服振动台受参数变化、外部干扰影响,加速度响应信号跟踪精度降低的问题,本文通过三状态控制提高稳定性;为进一步提升加速度响应跟踪精度,提出最小控制合成算法与三状态结合的控制器。依据振动台理论模型,推导了液压缸位移与电液伺服阀输入电流之间的传递函数。采用极点配置方法,确定三状态控制反馈、前馈控制器参数;设计参考模型参数,提升最小控制合成收敛速度。对电液伺服振动台进行加速度信号跟踪试验。仿真结果表明:相比三状态控制控制器,在正弦波与随机波输入信号下,TVC-MCS复合控制器信号跟踪误差降低。比较频率特性曲线,TVC-MCS复合控制器幅度相位延迟降低,有效提升了加速度跟踪性能。

为了改进液力变矩器特性计算方法,应用CFD软件对液力变矩器内流场进行数值计算,根据得到的内流场速度与压力信息,计算液力变矩器叶轮转矩,得到变矩器性能参数,从而预测所设计变矩器性能.为验证性能预测准确性,将W350液力变矩器基于三维流动数值解的性能计算结果与试验结果进行对比、分析,二者在数值上有良好的吻合,表明基于三维流场数值解的液力变矩器特性预测方法比传统的一维束流理论预测精确度更高,可以应用于工程实际.

在大型中水层拖网渔船拖曳系统的工作过程中,渔船受海洋环境的影响,会产生显著的升沉运动。本文针对渔船升降降低捕鱼效率的问题,采用一种波浪被动补偿装置的方法,研究了该装置的数学模型并进行仿真分析,设计试验过程,分析试验数据,并与理论分析结果对比发现钢丝绳的涨紧力和蓄能器的压强跟随油缸位移呈周期变化,油缸的位移与钢丝绳涨紧力、蓄能器压强的变化相反;钢丝绳涨紧力的变化幅度大于蓄能器压强的变化幅度,但位移变化幅度小于50 mm时,涨紧力(<5 N)和压强(<6 Pa)保持稳定;受惯性力的作用,涨紧力变化速度呈现阶段性变化。通过仿真分析可知蓄能器在平衡位置时的充气压强越大,涨紧力与压强越大;蓄能器的面积越大,涨紧力与压强越小。

为进一步提升负载敏感系统的性能，使用进出口独立控制技术实现进出油口的解耦，得到了进出口独立调节负载敏感系统。给出了进出口独立调节负载敏感系统组成并且建立了数学模型;在此基础上理论分析了普通负载敏感系统中进出油口联动节流带来的问题，针对性的设计了进出口独立调节负载敏感系统的控制策略;使用自抗扰控制方法解决进出口独立调节负载敏感系统中各控制自由度的耦合问题，利用AMESIM和Matlab搭建了联合仿真模型，进行联合仿真分析。仿真结果表明进出口独立调节的负载敏感系统在阻抗工况下，可以单独控制出油腔的压力在较低值，进一步降低出油口的节流损失。在超越工况下，可以控制进油腔的压力在稳定值，避免进油腔过低产生气穴。另外，设计的自抗扰控制器能较好地解决系统中耦合问题。

针对大型装备电液系统非线性、负载时变等特点,建立了阀控非对称缸液压系统动力学模型,构建了基于等效负载的系统分段切换模型。提出了统一切换控制策略,对切换控制律进行修正优化,将切换控制增益等效为一个常量和一个切换分量,通过调整切换分量实现各子模型的切换,进一步简化控制算法。仿真和实验对比了不同参考速度时,固定负载和变负载情况下系统速度响应特性。结果表明采用统一切换控制可使系统的速度响应稳态误差保持在0.2 mm/s的范围内,证明了统一切换控制可以提高时变负载作用下系统速度响应精度和稳定性。

针对大深度水下机器人升沉运动过程中耗能较大的问题,提出了一种海水浮力调节的驱动方式。针对没有大压力、小流量高压海水泵问题,研制了由低压齿轮油泵驱动海水增压泵的装置作为产生高压海水的动力源,并设计了切换阀及压力平衡阀等关键部件。为模拟大深度海洋环境,研制了外负载模拟装置,对大深度海水浮力调节系统进行了前后舱充排水同步性实验、压力-流量实验、能耗实验以及定量充排水等4个实验,实验结果验证了该系统的可行性和有效性。

针对挖掘机耗油高、排放差等问题,通过分析挖掘机工况特征及发动机输出扭矩的波动情况,结合能量再生系统功率密度大的特点,提出将液压混合动力以并联方式配置在挖掘机上代替传统单一动力源的新型节能方法.该方法通过吸收发动机多余功率、回转装置的惯性能和动臂处的重物势能达到节能目地,对不同的能量回收装置控制方式进行了分析,设计了基于智能PID的转矩和转速控制算法,并通过仿真和模拟实验平台验证了算法对提高系统控制性能的有效性和适用性.研究结果表明,采用该方法可平均发动机的功率,高效回收系统能量.

针对翼帆回转控制实验中出现的起动升速、制动降速过程转速曲线的非线性特征,建立翼帆转速与调速阀电流关系的数学模型及其逆函数模型。基于翼帆回转液压实验台的阀控调速开式液压系统,采用非线性前馈补偿控制和实验研究方法对调速阀电流进行补偿控制。实验结果表明：该补偿方法能够得到线性度较高的升速、降速曲线,同时也能够提高转帆精度,是翼帆回转前馈补偿控制研究的关键步骤,为翼帆回转控制器设计和翼帆的实船应用奠定基础。

对水下液压冲击铲的氮气室与冲击活塞系统压力进行了分析．利用高压氮气对活塞杆的冲击能的影响的分析，推导出了冲击铲结构设计时几个结构参数的关系式，对设计起指导作用．通过对高压氮气影响活塞杆的运动速度进行分析，对此冲击铲中高压氮气室的作用进行了验证．活塞系统压力的变化规律是冲击铲工作原理能否实现的关键，从活塞杆的受力方程入手，采用数值分析、曲线拟合等方法，推导出了活塞系统压力的表达式，并对其进行了分析，获得了冲击铲正常工作所需要的系统压力的变化规律，同时也选择了合适的蓄能器容积，以此可以检验设计的正确性．