直线电机驱动柱塞泵(简称直驱泵)系统具有较强的非线性,且系统在运行过程中需要根据不同的流量需求及负载状况改变直线电机的运动状态.传统PID控制策略的控制参数需要人工手动调节且整定后不会随工况改变做出相应调整.针对传统PID控制算法控制效果不佳的缺点,提出了一种基于可编程多轴运动控制器(programmable multi-axes controller,PMAC)的单神经元PID+前馈控制策略.单神经元PID+前馈控制以单神经元模块的输出作用律作为控制量的补偿量加入到控制算法中,具有神经网络的学习能力、适应能力和PID控制的广泛适应性.对神经元比例系数K1采用人工调整的配置方式进行改进,使K1可根据误差绝对值自动在线调节并将K1值限定在一个合适的范围内.通过MATLAB/Simulink建模仿真并利用Turbo PMAC运动控制器的“开放伺服”功能在直驱泵控制系统平台对此控制策略进行试验验...

为实现水液压泵柱塞副的高效密封并自动补偿其磨损间隙,提出了一种柱塞副密封间隙自动补偿结构。通过流固耦合仿真技术研究了不同柱塞套厚度和环形槽宽度下柱塞套在内侧环形流体和外侧环形缝隙流体耦合作用下的变形特性。仿真结果表明,在相同的工作压力、流体域边界条件下,当环形槽宽不变时,随着工程塑料聚醚醚酮(PEEK)材质的柱塞套厚度的增大,柱塞套变形量逐渐减小;当柱塞套厚度不变时,柱塞套变形量随着环形槽宽的增大而增大。建立了柱塞副间隙自动补偿试验系统并进行了初步试验,试验结果和仿真结果基本一致。

传统海水液压柱塞泵中,滑靴的固有结构形式使其易发生偏磨、烧靴等问题。提出了一种新型滑盘结构,从根本上消除了因离心力产生的滑靴倾覆问题,并减小了柱塞所受的侧向力。建立了滑盘副润滑数学模型,并分析了温度和工况参数对滑盘副的润滑特性及能耗特性的影响。结果表明:随着介质温度的升高,滑盘副的动压效应减弱,水膜厚度减小,导致泄漏量降低;同时,黏度随温度升高而降低,滑盘所受到的摩擦力减小,黏性摩擦功率损失降低;随着泵工作压力的升高,水膜厚度变大,泄漏量增大,相反黏性摩擦功率损失降低;而随着泵的工作转速的增大,滑盘副的泄漏量功率损失和黏性摩擦功率损失均有所增加。

海上潜水器事故对潜水器乘员生命安全具有重大威胁,潜水器上设置的救生舱室为幸存乘员提供临时避难场所,能够防止事故发生后幸存乘员的二次伤害。开发了一种远距离救生舱室供排气系统,该系统有常压通风和减压脱饱和两种工作方式。对救生舱室供排气系统工作原理进行分析,建立了舱室供排气系统的AMESim和Simulink联合仿真模型,采用PID和模糊PID两种控制方式对系统工作方式进行了仿真分析,结果表明,两种控制方式都能满足救生舱的工作要求,但是模糊PID控制在控制精度、响应速度和控制平稳性等方面更具有优势。

为满足水下作业设备的小型化和环境相容性的要求,针对国内水压环境下高速开关阀研究较少的现状,提出了一种音圈电机直驱高速开关阀。通过建立音圈电机直驱高速开关阀的一系列相关动态模型,采取AMESim批处理方法和遗传算法分别对比分析高速开关阀主要结构的单参数与多参数变化对其动态特性的影响,从而实现结构的优化,提高其动态性能。结果表明,基于遗传算法多参数影响关系得到的音圈电机直驱高速开关阀主要结构参数的变化趋势与单参数优化结果基本一致;而且经过多参数优化提高了音圈电机直驱高速开关阀动态性能,缩短了响应时间。

能量回收装置是反渗透海水淡化系统的核心元件之一,通过回收高压盐水的压力能来降低能耗和节约成本,加强其基础研究并突破技术瓶颈是缓解我国水资源危机的战略选择。根据工作原理将反渗透海水淡化能量回收装置分成液力透平式、正位移式和泵-马达式3类,主要从结构、原理、效率和应用等方面对国内外研究进展进行综述和分析,并对我国能量回收装置的发展方向和关键技术进行总结展望。研究表明,液力透平式装置已逐渐被市场淘汰,占据市场主流地位的正位移式装置也存在技术缺陷,而泵-马达式装置的集成化设计和降低工作能耗是未来的重要研究方向。

内曲线式水液压马达采用高压水推动柱塞,柱塞上部的滚子作用于定子导轨内表面,通过相互作用带动转子旋转,进而使马达运转。但在滚子与定子导轨接触时,会时常发生自锁现象,导致马达不能正常运转。为解决自锁问题,分析滚子与定子接触时的压力角,并对改进前后的定子曲线的轮廓进行对比;重新设定定子的幅角得到新的曲线方程,利用MATLAB进行编程生成定子曲线,并利用三维软件完成定子导轨模型的建立。新的定子曲线有效避免自锁现象发生。