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。

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。

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...

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。

针对全电控正流量液压挖掘机执行机构启动阶段压力冲击较大的问题,对正流量液压系统中位卸荷阀阀口开度、主阀阀口开度、正流量泵输出排量之间的匹配特性进行研究。建立了卸荷阀阀口开度、外负载力、泵口输出流量之间的数学模型,提出了启动阶段卸荷阀阀口开度、正流量泵输出排量、主阀阀口开度之间的匹配原则,并在高精度机电液联合仿真平台上进行验证。结果表明:挖掘机执行机构在启动阶段的压力冲击减小30%以上,执行机构启动平稳性显著提

针对开式泵控锻造油压机在压下过程中管路结构所带来的快锻滞后等问题,建立了机组主泵、主缸以及管路结构数学模型,推导了机组压下特性传递函数。以数学模型为基础,提出了基于流量压力复合控制的前馈补偿控制方法,实现了机组压下阶段空载位置控制以及带载压力补偿位置控制,即机组压下特性的综合控制。以0.6MN锻造油压机实验平台为基础展开仿真与实验研究,结果表明：所提出的控制方法对解决开式泵控锻造油压机液压系统快锻带载时压力上升慢、压下量不足等问题具有良好效果。

针对变转速泵控马达调速系统稳速控制问题建立了定量泵-变量马达调速系统数学模型。以数学模型为基础考虑了系统变转速动力输入时变性和随机性对系统稳速输出的干扰提出了前馈补偿控制方法并对其数学模型进行了推导分析得到了系统前馈补偿控制传递函数框图。该方法以系统流量为中间控制变量通过定量泵扰动转速引起的系统流量变化实时补偿变量马达摆角以实现系统稳速输出。以燕山大学泵控马达实验平台为基础采用变频电机驱动定量泵实现了系统变转速输入并以实验平台为基础搭建了Matlab/Simulink仿真平台最后对所提出的前馈补偿控制方法进行了仿真与实验研究。仿真和实验结果表明所提出的控制方法具有良好的控制效果为变转速泵控马达系统的工程应用奠定了基础。