破拆机器人主要采用单泵多执行器负载敏感液压系统,可实现泵输出压力和输出流量与负载的实时匹配,有效提高系统效率,但在做负载及负载差距较大的复合动作时仍有较大能量损耗。为此,提出一种基于变排量调节技术的新型能量回收利用方案,实现在机械臂下降时重力势能的回收和复合动作时压力补偿阀能耗的回收,并在机械臂上升时将回收的能量作为辅助能源加以利用。应用Virtual.Lab Motion和AMESim建立了破拆机器人机电液系统联合仿真模型。仿真结果表明:在不同工况下,该方案的节能效率可达30%~67.6%,且能有效提高机械臂下降时的稳定性。

大型串联机械臂液压控制系统存在变负载及外干扰问题,机械臂不同工作姿态的等效质量会造成液压缸系统固有频率变化,影响系统动态特性,为此提出一种基于线性扩张状态观测器的滑动模态控制策略(LESOSMC)。以破拆机器人机械臂为研究对象,仿真试验结果表明:LESOSMC在机械臂处于不同姿态时,保持了很好的动态特性和稳态精度,对周期正弦信号也具有良好的跟踪性能。LESOSMC在机械臂变负载控制中具有良好的鲁棒性,满足重载液压机械臂关节位置控制的要求,为解决液压重载机械臂关节液压缸的位置控制提供了有效的工程方法。

针对自动化成套生产设备对机电液一体化技术需求的增加,以及机电液一体化设备集成化、模块化和智能化的发展趋势,对液压阀岛的概念、结构和组成进行了初步的探讨。同时,基于墙体材料成套设备中的墙体砖压机的机电液一体化系统的控制要求,利用西门子可编程控制器完成了工业现场总线型的液压阀岛系统的初步开发和系统构建。

阀前补偿负载敏感系统在流量饱和状态下，无法按各执行机构多路阀节流阀口开度成比例的分配流量，进而严重影响执行机构复合动作协调性，基于此，提出了一种基于流量计算的方法，用于实现系统的抗流量饱和。在此基础上，建立了抗流量饱和AMESim模型，并进行仿真研究。结果表明，阀前补偿负载敏感系统采用流量计算法后，在流量饱和时能按各执行机构多路阀节流阀口开度之比进行流量分配，保证了复合动作的协调性，为解决实际阀前补偿负载敏感系统的流量饱和问题提供理论参考。

破拆机器人臂系负载敏感系统具有功率自适应节能降耗、结构紧凑等特点，应用十分广泛。然而负载敏感系统中负载敏感泵流量压力仅与系统最大负载相适应，导致多臂复合动作时小负载回路上压力补偿阀能量损失较大。为进一步降低能耗，利用液压马达回收小负载回路压力补偿阀的能量损失，并带动液压泵将回收能量储存在蓄能器中，蓄能器回收能量通过扭矩耦合的方式回馈至主泵实现能量回收。通过AMESim建模仿真结果表明，增加能量回收系统可使复合动作能量回收利用率提升20%以上，系统阶跃响应与未安装能量回收的系统响应基本一致，且速度振荡减小改善了瞬态响应。

破拆机器人为提高定位精度其臂系常采用液压位置闭环系统,然而,在负负载情况下当负负载和闭环增益增大时系统存在明显振荡。因此,通过AMESim软件建立了平衡阀及臂系液压位置闭环系统的模型,且实验验证了模型的正确性;仿真分析了不同负负载、闭环增益、平衡阀先导压力和压力流量系数等参数对闭环系统振荡的影响规律,提出了通过平衡阀及其关键性能参数的设置来抑制系统振荡的方法。仿真结果表明了该方法的正确性,为破拆机器人定位精度的提高提供了理论参考和技术途径。

针对大型液压固定式破碎机位置控制系统参数多变的特点，建立了破碎机大臂液压位置控制系统的数学模型，分析了其等效质量、固有频率和阻尼比与大臂、二臂位姿的关系，研究了传统PID和基于指数趋近率的滑模变结构控制算法的控制效果。仿真结果表明：基于指数趋近率的滑模变结构控制算法响应速度快，鲁棒性强，控制性能优于传统PID控制。