针对影响高压螺纹插装式溢流阀不同性能间的结构参数存在耦合、难以进行综合性能优化的问题,提出一种多目标粒子群算法对其综合性能进行结构优化。基于高压螺纹插装式溢流阀的结构特征建立启闭特性、调压偏差和稳定性数学模型,基于一阶灵敏度分析结构参数对其动态响应的影响规律,根据结构与性能间映射关系,以开启率、调压偏差、稳定性、动态响应性性能提升为优化目标,以耦合结构参数为变量,建立综合性能优化模型,通过粒子群算法以Pareto集的形式得到耦合结构参数最优解。实验结果表明优化后的高压螺纹插装式溢流阀压力振摆降低22.7%、开启率提高1.5%、压力流量梯度降低14.58%、阀前压力超调量降低14.1%、响应时间缩短9.52%。

针对阀控非对称缸位置控制系统,通过理论公式搭建非对称液压缸的数学模型,采用前馈PID控制方法实现其位置控制并进行仿真和实验验证。利用传递函数推导出基于轴控阀的阀控非对称缸位置控制系统数学模型;根据所推导的数学模型采用前馈PID控制算法,利用AMESim搭建了非对称液压缸位置控制系统仿真模型;通过对阀控非对称液压缸位置控制系统进行实验,验证了搭建的轴控阀阀芯位置控制系统与非对称液压缸位置控制系统的正确性和有效性,实现了轴控阀阀芯精确位置控制与对外负载的控制。

液压型风电机组并网后不能直接发电,需要对有功功率进行控制,而风能具有随机性和波动性,导致该系统具有时变性和非线性,故需解决外部扰动下风机有功功率的精准控制。采用反馈线性化解决液压主传动系统非线性问题,采用非线性扰动观测器快速精准观测外部扰动对系统输出功率的影响,设计了不匹配扰动下的有功功率补偿控制器,精确补偿扰动对系统输出功率的影响,最终得到了液压型风电机组有功功率控制策略。基于30 kV·A液压型风电机组半物理模拟实验平台,使机组输出有功功率能够精准跟随目标转速变化,有功功率绝对误差为±0.05 kW,稳态误差在3%~5%范围内。

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...

以大型正流量控制挖掘机液压系统为研究对象,理论分析液压系统压力损失,建立机电液联合仿真模型,重点分析挖掘机典型工况下整机液压系统压力损失,探究出了不同动作整机压力损失具体数值以及压力损失分布情况。仿真结果表明:由于斗杆挖掘多路阀具有回油再生功能,管道中流量最大,达到910 L/min,使得斗杆挖掘液压系统压力损失较高,泵1侧进油路压力损失为3.31 MPa,泵2侧进油路压力损失为3.91 MPa。通过实验验证了仿真结果的准确性,为正流量控制挖掘机能量损失研究和性能提升奠定基础,提高挖掘机研发效率。

电动伺服泵控单元(EPU)集永磁同步伺服电机和定量泵于一体,是电液伺服泵控系统的核心元件。高集成度、高功率密度的设计特点导致EPU的散热条件差,过高的温度会影响EPU安全性、稳定性以及寿命。建立伺服电机和定量泵损耗热功率模型,借助Ansoft Maxwell软件对伺服电机空载气隙磁密和空载反电动势进行分析,验证电机模型的有效性。通过Maxwell和MATLAB软件计算得到电机和定量泵在低转速不同负载下的发热功率,分析负载转矩对EPU发热的作用规律,得到伺服电机和定量泵的热功率特性。研究成果将为电液伺服泵控系统热平衡研究奠定基础,对系统设计、元件升级以及负载匹配等具有指导意义。

仿真技术出现之前,产品研发需要在大量实验测试中寻找最优参数。此方法研发成本高、周期长。针对变量泵进行仿真研究,分析川崎K5V变量泵结构原理,推导变量泵调节器数学模型,建立变量泵的“压力-流量”数学模型,并搭建AMESim仿真模型,并以挖掘机挖掘动作为例进行实验研究。对比仿真与实验数据表明:液压泵仿真模型的动态精度达到90%,可以支撑液压系统数字化设计与匹配优化,为高精度的数字化样机奠定基础。