通过工控机的数据采集系统,结合传感器技术、信号处理技术等,搭建设备建立气体压力、流量等参数的在线测量系统,实现对测控系统的调节和控制。首先,分别采集柔性夹爪在收缩和扩张时不同初始压力下的压力与流量;然后,通过SigmaPlot绘出柔性夹爪压力流量图,并对柔性夹爪流量压力输出特性进行分析;最后,计算其气动功率,研究能耗规律。结果表明对柔性夹爪进行收缩实验时,给定的初始压力与柔性夹爪产生的压力相差不大,气动功率损耗较小;对柔性夹爪进行扩张实验时,提供的初始压力通过真空发生器间接作用在柔性夹爪上,与柔性夹爪产生的压力相差较大,柔性夹爪达到规定压力时需要提供更大的初始压力;柔性夹爪收缩时比扩张时的气动功率损耗低。

针对活塞泵式湿喷机换向时出现瞬时冲击压力升高,严重影响液压系统元件的问题,提出利用AMESim平台建立S管阀换向系统仿真模型;研究不同比例阀的换向频率、油液体积模量和液压泵的排量对S管阀系统冲击的影响。结果表明:增加频率会缩短比例阀换向时间,系统趋向于不稳定,导致回程的波峰冲击力升高,因此在工程中应选用低频率,以增大换向时间,降低冲击力;在湿喷机运行过程中,体积模量小的液压油液振荡小,冲击力低,系统趋于平稳;当恒功率变量泵的排量增大时,系统起程的波峰冲击力降低、回程的波峰冲击力升高,适当减小排量可以降低比例阀换向时带来的冲击力。

针对活塞式膨胀机的工作过程,利用能量方程、气体状态方程、拉格朗日方程等建立了非线性瞬时的热力学和动力学模型,实现对系统的精确建模和性能研究。利用MATLAB/Simulink得到的仿真转速/功率与实验平台测得的转速/功率进行比较,验证了数学模型的正确性。通过仿真模型研究了进气压力、负载扭矩对活塞式膨胀机系统性能的影响,并分析了进气温度对系统性能的影响。研究表明:在一定压力条件范围内,随着负载扭矩的增加,活塞式膨胀机的输出功率和效率

为实现气缸排气回收再利用,提出气动执行器排气利用系统。根据系统工作过程,利用能量方程、气体状态方程等建立气动执行器排气利用系统基础特性模型。将基础特性模型转换为无因次模型,使用MATLAB/Simulink工具对无因次模型进行仿真,并分析了影响排气再利用效率的主要参数。结果表明:排气再利用效率主要由供气气罐无因次体积、无因次进气口有效面积、无因次有杆腔面积及无因次固有周期决定,影响率分别为30.45%,17.44%,13.55%,13.21%;对确定的气动执行器

以风力发电机组的设计过程中避免共振为研究内容，建立风机发电机底架的悬臂梁简化分析模型，研究了主惯性矩和单元截面积对悬臂梁简化分析模型固有频率的影响。通过建立发电机底架原模型和优化模型的有限元模型，计算其固有频率，并通过对比北车风电全功率实验台上测得的固有频率数据，验证了设计优化的有效性和有限元分析的准确性。仿真和实验结果表明，优化后的固有频率分布在比较合理频段，避免了在风机额定转速和准额定转速区间内产生共振，这可以显著地减小控制系统的负荷，提高风机的寿命和发电效率。

为了提高装砖码垛机器人的工作效率,同时减小振动对机器人的影响,基于三次样条插值法,提出一种使机器人轨迹最优的规划方法,对各关节进行轨迹规划。利用权重系数法定义目标函数,以运动学和动作时间为约束条件,使码垛机器人在运行过程中其时间和冲击达到综合最优。采用遗传算法求解出最优时间序列,进一步求解出最优轨迹。研究结果表明:末端轨迹跟踪误差在合理的范围之内,该方法在装砖码垛机器人轨迹规划方面是可行的、合理的;可以为工作效率与冲击等矛盾问题到达综合最优提供一种解决方案。

分析在稀相气力输送中，输送气流速度超出最佳经济速度时，物料在竖直管道中的运动情况，并提出一种在输送气流速度大于最佳经济速度时，增加气流速度以加快输送物料的解决方法。利用Fluent软件对其进行仿真模拟分析，并对不同入口气流速度对物料运动的影响进行研究分析。结果表明：在高输送气流速度下，物料在给定高度竖直管道中一直处于加速状态，且在入口处加速度较大，随着运动高度的增加，加速度逐渐减小；在物料粒径和管道内径不变时，改变入口处气流速度，物料的运动速度随着入口气流速度的增大而增大，同时管道内的压力损失也随着增大。

针对间歇性大流量用气设备引起的气动系统管网压力大范围波动的问题,对传统空气压缩机群控制方法进行优化,提出一种适用于间歇性大流量用气工况的空气压缩机群控制方法;该方法把大流量用气设备的开启信号作为备用空气压缩机的启动信号之一,当某支路大流量用气设备开启时迅速启动备用空气压缩机,以补偿整个气动系统的压力损失;最后搭建试验台进行试验对比研究。试验结果表明：在间歇性大流量用气工况下,该方法能够有效的缩短备用空气压缩机的响应时间,提高气动管网的最低压力,减小气动管网的压力波动范围。

针对间歇大流量用气设备在开启和关闭的瞬间气动系统管网支路压力会产生较大的波动,严重影响供气质量的问题,提出了一种利用管网支路压力的差分算法来识别间歇性大流量用气设备的方法,通过检测管网支路压力信号并计算其平均变化率来判断支路压力平均变化率是否出现突变,进而识别间歇性大流量设备的开启与关闭;接着,搭建了空压机群气动管网测试试验台,验证该识别方法的可行性;最后,利用差分算法,对空气压缩机群的传统压力控制策略进行了整体优化。试验结果表明:(1)该算法能够快速准确地识别间歇性大流量用气设备,备用空压机的启闭响应时间减小60s以上;(2)优化后的空压机群控制方法的压力波动范围更小,主管路压力波动范围减小了80%。

以工业现场最常用的三组气动执行器和电动执行器系统为研究对象，分析了气动执行器和电动执行器的主要成本因素，基于生命周期成本LCC （life cycle cost），建立了两种执行器的LCCBPO （Life-cycle Costing based on Product Owner）评价基准和计算模型。两种执行器的LCCBPO主要包括：购置成本、运行维护成本和报废回收成本。通过三组气动和电动执行器在常见工况下的应用数据，进行LCCBPO分析和验证。结果表明：在同样的负载能力和行程的条件下，气动执行器的购置成本比电动执行器低；有杆气缸的运行维护成本比电动执行器成本低；气动执行器的报废回收成本比电动执行器低。在点到点搬运工况下，气动执行器的全生命周期成本比电动执行器更经济实惠。