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...

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.

针对串并混联液压臂中因结构耦合和系统非线性导致其末端位置控制精度差的问题,基于虚拟分解建模方法和液压系统控制理论,提出了一种混联液压臂的高精度运动控制方法。该方法通过对系统进行精确建模,消除了传统液压臂控制方法由于忽略结构耦合和系统非线性而引入的误差,从而提高了运动控制精度。首先,将混联液压臂复杂的串并联驱动结构分为摆动缸驱动的开链结构、活塞缸驱动的闭链结构和活塞缸驱动的并联结构3类,并根据3类结构的特征将机械臂进一步虚拟分割成简单的子系统;然后,根据刚体动力学方程和流量连续方程分别建立了各子系统的动力学模型和液压执行器驱动模型,通过引入基于模型的前馈控制量和实时位置误差的反馈控制量设计了面向混联液压机械臂的高精度运动控制器。在七自由度混联液压机械臂试验平台上对该方法的有...

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%.

基于流量前馈控制的电液负载敏感系统为容积节流复合调速系统,可将阀口全开以降低能量损失,但在超越工况下,系统速度特性会受阀口阻尼降低的影响,引发执行器超速下坠甚至安全事故等问题。据此,提出了适用于带阀后压力补偿的电液负载敏感系统的解决方法:将负载进油口容腔压力控制为一恒定值,并研制了相应的压力串级控制器。该控制器以速度反馈作为内环以提高系统抗负载干扰能力,并以带抗积分饱和补偿的PI控制器作为外环以控制工作腔压力为一定值。基于2 t挖掘机不同负载工况下的试验结果表明:工作腔压力控制与传统手柄直接控制阀口的方法相比,可在降低比例阀阀口损失的同时保证执行器速度控制性能。

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。

液压电梯具有运行平稳、传递力大,易于无级调速,井道面积小,工作寿命长等优点。该文以200kg船用防爆液压电梯为研究对象,考虑纵摇以及横摇的复杂工况,设计在摇摆情况下能正常工作的液压电梯液压设备。静态分析摇摆情况下油液液位情况,并通过摇摆实验,动态分析液压系统的抗摇摆性能。比较其不同工况下上下行速度及加速度曲线,验证设计的的可靠性。

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。

作为高压断路器核心部件之一液压操动机构具有响应快、流量大、瞬时爆发大功率、长期等待性等特点该文以1100kV特高压断路器液压操动机构为对象研究基工作原理及关键部件（电磁铁大流量高响应控制阀高速液压缸内缓冲结构等）。基于AMESim仿真平台建立包括电磁铁、蓄能器、高压大流量多级控制阀、高速液压缸内缓冲结构和连杆传动机构等在内的大功率操动机构液压系统仿真模型。通过实验测试的液压缸分闸过程行程曲线与仿真曲线对比证明仿真模型的准确性指导大功率操动机构液压系统的优化设计。