针对液压挖掘机动臂下放时大量势能转化为热能的问题,提出一种同时采用进出口独立节流调节、流量再生和能量回收的新型动臂节能系统,分别建立传统动臂系统和新型动臂节能系统的准静态数学模型,通过推导和比较分析,明确新型动臂系统中动臂提升和下放的节能机制和所节约能耗的分布,结果表明该新型动臂节能系统具有较好的节能性。

针对磨削和抛光等对恒力控制装置的迫切需求,开展气动恒力控制系统研究。由于气动系统存在比例流量阀死区、气缸摩擦力以及气体可压缩等非线性问题,提出了一种二阶线性PID自抗扰控制器,并加入了死区补偿器。该控制器采用跟踪微分器对输入信号进行过渡,利用扩张状态观测器对非线性参数影响进行估计,并通过线性PID反馈控制律进行补偿,同时引入死区补偿器快速跳过死区范围。试验结果表明,相比传统PID控制和积分型线性自抗扰控制(I-LADRC),线性PID自抗扰控制具有更好的动态响应以及更强的鲁棒性,并且稳态误差小于2 N。

针对液压挖掘机在工作过程中大量动臂势能被浪费,提出一种复合速度前馈与模糊PID控制的直驱双泵控三腔缸系统。在MATLAB/Simulink中,建立直驱泵控差动缸系统模型,通过试验验证其正确性,在该模型基础上搭建直驱泵控三腔缸系统模型,设计速度前馈模糊PID控制器,建立挖掘机动力学模型,将所提出节能系统应用于挖掘机动臂。通过仿真,对动臂在典型挖掘工况下的运行性能及能耗特性进行分析。结果表明,相比于直驱泵控差动缸系统,所提出系统峰值功率降低2

为了解决挖掘机工作装置下降时大量势能转化为热能的问题,提出一种以液压蓄能器为储能元件,通过液压变压器回收和再利用动臂势能的节能系统。分析了其结构原理,并以7t的挖掘机为研究对象,建立了工作装置机械结构和液压系统模型;在典型挖掘循环中对动臂液压缸速度、蓄能器液压变压器转速和排量等参数进行了数值仿真,并计算出动臂势能、回收能量、再利用能量和再生的流量等;对系统运行过程和能耗进行分析与对比,结果表明该系统运行状况良好,可显著提升节能效果,是挖掘机节能减排的有效途径。

明确液压挖掘机的可回收能量分布是开展挖掘机能量回收的前提之一。以国内某7吨级液压挖掘机为样机，利用压力传感器、流量计、数据采集器等搭建了液压挖掘机动臂和斗杆可回收能量的实验环境，通过实验得到动臂和斗杆下放时各自液压缸中的压力和流量特性，并加以理论分析和计算得到可回收能量的大小和分布，结果表明该样机动臂的可回收能量约为斗杆的5倍，应着重考虑开展动臂势能的回收和再利用。

分析了在深海工具中以海水为压力介质的液压系统与传统的油压系统相比所具有的突出优越性，并介绍了深海液压系统在国内外的研究发展现状及其当前急需解决的几个关键技术难题和未来发展前景。

针对小型液压挖掘机的工况特点分析并比较小型液压挖掘机节流控制系统、负载敏感控制系统以及与负载无关的流量分配系统（LUDV）的功率损失和可控性表明LUDV系统是小型挖掘机液压控制系统最佳选择。

针对常规电液比例阀在响应时间和响应速度等性能上的不足，设计了一种超高速电液比例阀，并且提出了8片瓦型有气隙Halbach磁化阵列型动圈式电-机械转换器。通过力特性分析，建立了超高速电液比例阀的动态数学模型，并对其动态性能进行了仿真研究。结果表明：仿真频宽达到395Hz／-3dB，465Hz／-90°，响应时间为0．0024s，而实验频宽达到300Hz／-3dB，响应时间为0．004 s,与仿真结果基本吻合。