为了提升大学生的全方位综合实践能力,液压传动实验室以“卓越工程师教育培养计划”为契机,探索液压传动实验教学体系:构建基础型、综合型和研究型的分层次实验教学培养体系;从以教师为核心的指导性实验教学转变为以学生为核心的自主性实践训练;开展软件、硬件和师资队伍建设,建立液压传动课程理论和实践无缝融合的实验平台。依托实验平台,推进实验室的有效开放,在大学生实践训练、年轻教师的科研能力提升等方面取得了良好的效果。

针对海洋浮式钻井天车升沉补偿实验装置的实验需求,设计并实现了一套自动控制系统。开展了总体控制方案设计和子系统详细设计;硬件设计以PC机为上位机,以2台西门子PLC为下位机分别控制泵站和阀台,PC与PLC之间通过TCP/IP协议进行通信;采用STEP 7编写了控制程序,升沉补偿控制策略有PID控制、模糊控制和模糊PID控制3种方式;利用WinCC软件完成了监控系统组态设计,主要包括控制界面、动态曲线界面、报警界面和登录界面等。现场实验证明该控制系统平均补偿率为91.8%,能够满足天车升沉补偿要求。

当前高校液压机械类专业的实验教学环节易受到教学资源短缺的限制,且不能实现资源共享,从一定程度上了影响了实验教学的效果,而计算机虚拟仿真技术的出现为液压机械专业的实验教学提供了一条新的途径。给出了液压机械控制虚拟仿真实验教学系统的总体框架设计与工作流程设计,其中系统硬件平台部分包括客户操控端、服务器、虚拟装置和各种连接端口;从软件层面分析系统服务器运行LabVIEW平台的相关软件程序,并通过系统主界面控制硬件模块工作

比例技术的发展使得液压传动与控制越来越受到人们的关注,电液比例阀相较于伺服阀而言具有灵敏性、可靠性以及稳定性的特点。基于电液比例方向阀的工作原理,结合建模仿真PID算法对电液比例位置控制系统进行实验研究,应用MATLAB仿真软件进行比例阀的PID控制仿真,搭建阀控缸实验台,编写计算机程序,实现液压缸位置的精确控制。结果表明,基于比例阀的PID控制定位精度高,且响应快,误差小。

为了检验半主动式补偿绞车的控制性能与节能效果，根据相似理论研制了补偿绞车原理样机及其液压试验系统，主要包括升沉模拟液压系统、负载模拟液压系统、1：5缩尺的补偿绞车原理样机，分别实现了造波、加载、升沉补偿与自动送钻等试验功能。开发了电控系统，升沉补偿采用大钩位移闭环，自动送钻采用负载压力闭环，电机采用带速度反馈的矢量控制模式。最后通过试验模拟了补偿绞车原理样机的升沉补偿过程、自动送钻过程以及二者的联动过程，测试了补偿绞车的控制性能及液压蓄能节能效果。试验结果表明：补偿绞车的控制效果良好，半主动补偿方式相对于主动补偿方式有明显的节能效果。

为了保障海洋钻井天车升沉补偿系统正常工作遇到钻井事故时保证人员和设备的安全根据系统工作原理设计了隔离阀的液压系统原理图搭建AMESim仿真模型进行动态特性分析和结构参数优化。结果表明：设计的液压系统具有自动关闭、手动关闭、保持常开和复位的功能满足实际工况的需求;通过NLPQL算法进行结构参数优化优化后隔离阀响应时间缩短发生钻井事故时天车速度明显降低性能显著提高;隔离阀关闭过程中无压力冲击现象系统运行平稳。

天车升沉补偿系统在浮式海洋钻井平台得到了广泛应用。为分析天车升沉补偿系统不同工作方式下的补偿效果对其主要系统参数进行设计。利用AMESim仿真平台和ADMAS软件搭建了联合仿真模型完成被动补偿方式及3种不同反馈信号(位移、速度和加速度)下半主动补偿方式的补偿效果仿真实验以及气液转换器与被动补偿缸之间管线长度对补偿效果的影响分析。仿真结果表明:半主动补偿方式下速度反馈补偿效果最佳加速度反馈稍差位移反馈最次但都远高于被动补偿方式;气液转换器与被动补偿缸之间管线越短补偿效果越高。

为了检验海洋浮式钻井天车升沉补偿装置的工作性能根据相似理论设计了升沉补偿试验系统主要包括升沉模拟系统、负载模拟系统和升沉补偿系统.利用ADAMS和AMESim软件建立系统的联合仿真模型得到蓄能器初始体积、充气压力和补偿缸作用面积对系统性能的影响规律以及升沉补偿率和系统能耗之间的对应关系.仿真结果表明：系统可以实现平台升沉模拟、钻井负载模拟和升沉补偿等试验功能;工作平稳具有良好的动态特性补偿效果较好.

实现对水下采油树的控制是保证水下生产正常进行的必要条件。通过分析API标准要求结合水下采油树阀门执行器工作参数设计水下采油树液压控制系统包括液压动力单元和水下控制模块并对相关元件进行计算和选型。根据控制系统要求利用AMESim软件建立水下采油树液压控制系统模型对水下采油树阀执行器的开启和关闭过程进行响应分析。结果表明:所设计的液压控制系统可以满足水下采油树控制要求。

针对海浪升沉运动对钻柱和钻压的影响设计基于电液比例阀控制非对称油缸的海洋浮式钻井平台钻柱升沉补偿系统。通过对系统中电液比例阀和液压缸进行分析搭建了基于AMESim软件的主动补偿和半主动补偿系统仿真模型运用PID控制算法进行仿真研究。仿真结果表明设计的补偿系统具有较好的补偿效果。该模型可为升沉补偿系统研究提供参考。