为实现对挖掘机作业过程中液压系统的压力及流量、工作装置油缸位移、上车回转角度等参数数据的同步采集,利用虚拟仪器技术构建了基于NI CompactRIO硬件平台的挖掘机测试系统,通过FPGA对输入不同I/O模块的信号进行同步采集。针对工业编码器输出的SSI信号,采用图形化编程语言Lab VIEW编写通信协议,并结合高速双向数字I/O模块对其进行采集。通过网络共享变量将数据传送至上位机中,实现数据的实时显示与存储。试验结果表明,该系统在复杂工况下运行稳定。

针对热塑性复合材料压机压制精度低、模具磨损严重等问题,在压机四角调平系统中采用双闭环控制策略,此时,内环的压力控制误差直接影响外环的位置同步控制精度。在大流量工况下,调平系统控制阀的阀口开度增加会导致压力控制误差增大,为进一步改善其综合控制性能,提出双阀并联压力控制方案。使用大通径流量补偿阀与小通径压力控制阀并联替换原有单个控制阀,分别对调平缸无杆腔的流量和压力进行控制,满足大流量工况的同时提高压力控制精度,进而提高位置同步控制精度,并搭建调平缸压力台架进行试验以验证双阀并联控制的有效性。结果表明,双阀控制下的压力误差比单阀减少0.5 MPa以上,且压制速度越大其性能优势更突出,为压机调平系统实现高速高精度同步控制提供有效参考。

为了找寻负载口独立控制系统的极限节能边界,并明晰其节能机理,建立传统阀控系统和负载口独立控制系统的静态效率与静态能耗模型,利用归一化处理使模型转化为无量纲形式。选取与传统阀控系统可比拟的2种工况,即同泵源压力和同阀口开度,在负载口独立控制系统处于节能极限时(出油阀口全开)进行对比。仿真分析不同工况下2种系统的静态效率与能耗对比情况,并绘制效率分布谱获取全工况下效率分布对比情况。结果表明:同泵源压力下,负载口独立控制系统最多能提升阀控液压系统效率约5.7%,降低能耗约22.7%;同阀口开度下,负载口独立控制系统最多能提升阀控液压系统效率约19.4%,降低能耗约53%。负载口独立控制系统能够降低阀口节流损耗,进而降低阀控液压系统能耗。

针对现有的磁流变制动器缺乏断电保护并依赖电源,以及制动轴非制动工况下多余旋转能浪费的特点,设计了一种具有能量回馈功能的曳引电梯磁流变制动器,可对转轴转动能量进行捕捉并收集存储。蓄能装置在特殊情况下还可以与主电源共同作用于励磁线圈来增大制动力矩。此外,设计中还为制动器加入了循环水冷系统以改善制动器的温升。首先,介绍了新型磁流变制动器结构及工作原理;然后,对其进行了理论分析与建模仿真;最后,根据设计制造了新型磁流变制动器的样机并且对其进行了测试,对制动性、能量回收性能、温升以及噪声4个方面进行了试验。结果表明:能量回馈式磁流变制动器连续制动工况下最高温度不超过60℃,制动力矩可达380 N·m,馈能效率最高可达50%。

车辆的操纵稳定性是影响车辆行驶安全性的关键因素,操纵稳定性分析通常基于经典线性二自由度车辆动力学模型。该模型忽略了转向系统的影响,直接以前轮转角为输入,无法充分描述车辆的操纵稳定性。以多轴电液助力式转向车辆为研究对象,在二自由度动力学模型的基础上进一步考虑了电液伺服转向系统对车辆操纵稳定性的影响,建立以转向盘转角为输入的多轴电液助力式转向车辆二自由度动力学模型并进行仿真分析。结果表明,电液伺服转向系统模型的加入显著增加了多轴车辆到达稳态转向的时间,且在小转角转向时车辆瞬态质心侧偏角峰值降低,车辆操纵稳定性有所改善。因此,考虑电液伺服转向系统部分的模型可有效提升重型多轴车辆转向性能分析的准确度。

基于DC/DC开关变换器中的四开关Buck-boost变换器,引入软开关技术比对设计了四高速开关阀式升/降压型液压软开关变压器。根据反向环流型四开关阀控制方法,设计出同时满足4个高速开关阀实现软开启的启闭时序。在保证惯性管长度满足集总参数模型的前提下,通过建立模型分析液压开关变压器升/降压以及软开关技术在开关变压器中的可行性。仿真结果表明:液压软开关技术大幅降低了液压变压器在高速开关阀阀口启闭时的压力突变,提升了开关变压器的转换效率和负载驱动能力。

在应用减振技术的大型液压装备中常常需要实现弹性元件内压力对执行器内压力的跟踪,以保证弹性元件与执行器接通时系统的平稳.为了简易、安全并可靠的实现这一功能,设计了一种压力跟踪阀,建立相应的数学模型及AMESim仿真模型.对阀的反馈环节进行分析并考察阀芯作用面积、阀口开度和阻尼器阻尼对阀动、静态特性的影响.当阀芯直径为16mm、阻尼孔直径为1mm且为零开口阀时,压力跟踪阀具有较好的动、静态特性.搭建相关试验台进行试验验证,结果表明：压力跟踪阀可以较好地实现压力跟踪功能,压力跟踪误差可控制在0.1MPa左右且压力跟踪稳定.应用了压力跟踪阀的系统可以有效的实现弹性元件与执行器之间的平稳切换.

比例阀是液压比例控制系统的重要元件,直接影响其系统的控制性能。为更好的了解比例阀的性能,该文提出利用AMESim和Lab VIEW构建比例阀静态特性联合仿真测试平台,对比例阀的静态特性进行仿真研究,实现比例阀性能仿真测试平台的智能化与可视化。仿真得到的3个静态特性曲线与国标给出的特性曲线相一致,证明仿真测试系统具有很好的可靠性,对比例阀性能测试系统的开发具有指导意义。

针对执行器控制系统的高速、高精度要求且便于工程应用提出基于HNC100的电液位置速度复合控制方法保证执行器高速运动下定位精度高且超调小、运动过程速度可控进而提高系统性能或产品质量。将HNC内置的两种控制模式即高速制动模式和位置闭环控制模式分别应用于不同的速度与负载工况。高速制动控制模式适用于负载变化较小的高速精确定位工况实现先开环、后闭环的制动控制且具有速度修正功能可有效调整过程速度;位置闭环控制模式适用于负载变化较大的场合可预先对运行过程的位置与速度曲线进行预设实现全程位置闭环控制即可同时保证位置与速度精度。结合HNC控制器和现有实验设备进行类比试验结果表明：在不同速度与负载工况下采用合适的HNC内置控制策略可获得良好的控制性能且调试简便工程适应性强。