研究了比例伺服阀的阀芯结构对液动力的影响,提出了一种阀芯导流壁面优化设计方案。采用计算流体力学(CFD)的方法建立滑动网格模型,分别对阀芯传统导流结构和优化设计后的导流结构进行数值模拟分析,并验证了网格无关性。对阀芯所受稳态液动力进行数值求解,并分析了不同优化设计方案对阀口处流体流动状态的影响。结果表明,优化设计后的阀腔内部流场分布更均匀,流动状态更平稳;阀芯内流道导流结构会改变阀口处的介质流向,进而改变进出口流体水平方向上的动量差,以补偿部分液动力;与传统方案相比,液动力最大补偿效果可达60%,显著降低了阀芯所受液动力干扰,有利于提升比例伺服阀的静动态控制性能。

在电液比例伺服阀中,液动力具有较强的非线性,开环控制下驱动电流与阀芯位移的线性度较差,使用传统PID控制算法难以达到良好的控制效果。针对该现象,在分析阀芯液动力特性的基础上,提出了一种位置负反馈式的控制方法。通过搭建比例伺服阀的控制器模型和阀芯受力模型,开展实验验证。结果表明,该方法能够有效地解决控制中电流—阀芯位移的非线性问题,控制稳定性有明显提升。

混凝土布料机的控制现状多为人工牵引及单关节遥控,工人工作条件艰苦,具有安全隐患。为实现混凝土布料机械臂的末端轨迹控制,即全自动布料,提出一种基于姿态枚举算法的机械臂轨迹控制方法。该方法适用于具有多自由度的布料机械臂,首先将目标轨迹离散化为各个离散点,利用运动学逆解模型,通过给定初始布料倾角,并按一定步长对该倾角进行枚举求解,得到各关节角度值,实现轨迹跟踪。针对某13m-3Z型混凝土布料机械臂,建立了多自由度混凝土布料臂架的运动学模型,并采用该方法控制其末端轨迹。通过联合仿真分析,得到臂架末端轨迹曲线图以及布料倾角变化曲线图。结果证明,该方法下布料倾角变化量减少了30.8%,较好的解决了末端软管径向甩动的问题。