液压机械臂具有高度非线动力学特性,末端轨迹跟踪误差大。为此,提出一种辨识动力学参数的基于模型的控制算法(Model-based control,MBC)。该控制算法由外环的液压缸位置反馈控制器、内环的力控制器以及前馈流量补偿控制器三部分输出叠加组成。力控制器充分考虑液压机械臂动力学模型,动态补偿惯性力、重力和摩擦力等干扰力对控制精度的影响;位置控制器用以消除液压执行器造成的力偏差;前馈流量补偿器根据液压执行器动力学模型计算流量补偿量,提高系统响应与精度。针对动力学模型中存在的参数不准确问题,采用了最小二乘参数辨识的方法,在激励轨迹下获取液压机械臂动力学参数精确值。试验结果表明,所提出的辨识动力学参数的MBC控制算法相比3D模型参数的MBC控制在自由空间运动位置跟踪精度提升了39.24%,相比与传统PID控制提升了93%,显著提高了...

针对传统电液控制系统单一工作模式能耗高、效率低等问题,提出了一种负载口独立多模式切换控制系统。该系统基于负载口独立控制,通过改变传统液压回路连接方式,为系统拓展多种节能工作模式并设计了多模式切换控制器。该控制器首先根据负载方向和速度方向,将系统切换至能量最优的工作模式;然后再根据工作模式为执行器进、出口配置最佳阀控策略,而泵控方式采用电液负载敏感方法使系统压力适应负载压力。为验证该系统在出口压力损失和能量再生两方面的节能效果,以传统电液负载敏感系统为对比对象,在小型挖掘机上进行了实验验证,并评估能效。实验结果证明,与传统电液负载敏感系统相比,采用负载口独立多模式切换控制方法在不降低运动跟踪性能的同时,能有效提高系统的能量效率,节能率达21.95%。

以2个比例方向阀组成的负载口独立控制系统为研究对象,分析其压力与速度复合控制中的耦合特性.基于相对增益矩阵,推导反应其相互干扰程度强弱的耦合因子;理论分析其耦合程度与系统不同工作参数之间的关系,总结降低耦合程度的负载口独立系统设计及控制准则.通过仿真模型以及2t小挖系统试验测试,分析该系统的速度及压力特性,验证理论分析的正确性.针对耦合特性的准确分析可为改善负载口独立系统多变量控制性能提供了理论参考.

为满足液压机械臂在复杂环境下高精度的作业要求,需使其具备一个精确的力测量系统。由于液压机械臂工作环境复杂且末端接触负载大,力传感器容易受到破坏,因此,针对液压机械臂无末端力传感器的末端力精确感知的难题,以3自由度液压重载机械臂为研究对象,提出了基于关节力矩补偿的液压机械臂末端力软测量方法。本研究通过有限傅里叶级数模型设计激励轨迹,并采用递推最小二乘法辨识机械臂动力学参数。以非线性摩擦力矩模型代替库伦粘性摩擦模型,提升机械臂动力学模型精度。建立神经网络关节力矩补偿模型,减小不确定因素对液压机械臂动力学模型精度的影响。搭建AMESim/Simulink联合仿真模型,设计液压机械臂末端运行三角形轨迹,验证了本研究提出的动力学模型精度较高。分别在液压机械臂末端的水平方向和竖直方向施加500 N的恒力负载和0~500...

针对冗余液压机械臂预设轨迹下的能量优化问题,提出基于最小流量的液压机械臂冗余分解方法.采用D-H参数法推导液压机械臂的运动学方程,构建末端速度与液压缸缸速的映射,建立系统能耗模型.基于最小缸速范数法求解能量次优的冗余分解以部分降低能耗.以液压系统流量最小为目标,通过优化加权雅可比矩阵求解能量最优的冗余分解.为了提高计算效率,提出加权雅可比矩阵权值的动态优化方法,实现在线最优运动规划.在研制的液压机械臂试验平台对冗余分解方法进行试验验证.三关节平面运动试验结果表明,相比于现有梯度投影法和最小缸速范数法,所提最小流量优化方法相同末端轨迹的运动能耗降低超过5%.

在常规型径向流磁流变阀基础上设置导磁零件和不导磁零件,引导磁力线垂直通过未被利用的轴向液流通道,在未改变阀整体外形尺寸和液流通道总长度下,使常规型径向流磁流变阀同时具备有效径向和轴向阻尼间隙,得到一种改进型径向流磁流变阀.采用有限元法（FEM）仿真模拟以观察零件设置对磁流变阀的磁通量分布和压降变化的影响,并结合推导的磁流变阀压降数学模型评估磁流变阀性能.为了验证仿真结果,组建了磁流变阀压降性能测试平台,加工了同样结构尺寸参数的改进型和常规型径向流磁流变阀,并进行实验对比分析.实验数据表明：同样结构参数和磁场参数下,电流为1.8A时,常规型径向流磁流变阀压降为3 MPa,而改进型径向流磁流变阀压降可达4 MPa,压降有效增加了33%,从而使磁流变阀应用范围进一步得到拓宽.

为了解决工程机械液压系统能耗高、效率低的问题,提出负载口独立节能系统的泵阀联合控制策略.系统每个执行器由2个比例方向阀分别控制进出口,多个执行器共用一个电比例变量泵.同时考虑变量泵与比例方向阀,设计2层结构的控制器实现该系统的运动控制及节能控制.上层控制器通过负载与指令速度选择合适的工作模式;下层控制器根据选择的工作模式,采用计算流量反馈的速度控制和压力反馈的背腔压力控制调节进出口比例阀阀口开度,利用变压力裕度的电液负载敏感方法控制变量泵的排量.为了验证提出的控制器的有效性,在2t小型挖掘机上,针对挖掘机动臂和斗杆的运动进行试验.试验结果表明,根据不同的工况,动臂和斗杆执行器可以选用相应的工作模式,在满足控制要求的情况下尽可能降低系统能耗;变压力裕度的排量控制器可以根据指令速度改变系统...

负载口独立控制挖掘机系统是一个包含许多未知参数的机液耦合系统。为了准确建立参数化模型,需要精确地辨识各元件参数,并包含机械系统与液压系统的耦合联接。为此首先建立各系统的数学模型,通过试验测试获得各个关键参数。采用基于试验测试结果的NLPQL多目标优化方法寻优难以估计特性参数的最优值,提高参数辨识的速度和精度。基于辨识参数的数学模型,建立参数化的机液耦合仿真模型。相比于现有研究中的联合仿真模型,该模型在同一参数化平台下运行,计算时间短,并且易于根据不同工况修改机械系统参数,仿真效率更高。最后将2 t小型挖掘机的试验结果与仿真进行对比,结果证明该仿真模型具有较高的计算精度,可为负载口独立技术在移动液压中的控制策略研究提供参考。

设计了一种采用PLC控制的小型液压压力机的液压系统主要进行了系统设计、液压缸内径的确定、PLC系统配置和选型以及控制程序设计该系统主要特点在于响应快高效率操作方便工作可靠.同时采用AMESim液压机械仿真软件对该液压系统进行了仿真分析.仿真结果表明：在压力机液压系统设计中采用辅助缸来实现快速上下行响应速度快工作效率高功率损失少为液压压力机的液压系统设计及其半自动化控制提供了一定的理论参考.

磁流变阻尼器（ＭＲＤ）是一种广泛应用于汽车悬架、桥梁建筑等领域的智能减振器件。为使ＭＲＤ在半主动系统中控制效果更好，同时避免传统ＭＲＤ工作过程中振动机械能以热能方式耗散，ＭＲＤ功能集成就显得尤为重要。阐述了传统ＭＲＤ工作原理及其在车辆悬架中的应用，并结合功能集成思想，详细分析了自感应型、振动能量采集型以及自感应自供电型等功能集成型ＭＲＤ的结构、工作原理及国内外研究现状；同时介绍了课题组研制的系列功能集成型ＭＲＤ。相关分析结果可为功能集成型ＭＲＤ结构设计及工程应用提供一定的理论参考。