针对液压系统油源的安全性及可靠性问题,提出了油源冗余设计方法,即多油源供给多负载。当某一油源发生故障时,能源选择阀切断故障油源,由其他油源给负载提供基本液压能源,使系统能完成必须的服役性能。针对液压系统能源选择阀存在的频繁换向与振动问题,提出了一种插装式液控能源选择阀,其先导阀采用锥阀和可变阻尼形式,主阀采用三台肩且终端有缓冲功能的滑阀。建立了插装式液控能源选择阀的数学模型,分析了能源选择阀在两种模拟故障下的切换压力及切换时间、油源压力脉动等特性。理论分析结果表明,当油源压力发生阶跃和线性变化时,某能源选择阀切换时间分别为5ms和7ms。当压力发生波动时,主阀不会发生振动,可通过液控先导阀结构设计来控制切换压力和回复压力大小。

针对偏转板伺服阀射流盘组件两腔恢复压力不对称和一致性差的问题,建立了考虑射流盘尺寸和形位误差时的流场仿真模型,采用多元线性回归分析方法研究了射流盘的形状因素与压力特性之间的关系;通过神经网络算法实现了不同尺寸和形位误差组合下的射流盘组件两腔恢复压力的预测,并研究了导致两腔压差超差的形状因素分布情况。结果表明:恢复压力的主要影响因素包括劈尖宽度、射流口宽度、射流盘厚度、接收腔圆角以及劈尖对称度;两腔压差的主要影响因素为劈尖对称度、射流口垂直度、接收腔圆角以及内角对称度;射流盘的两腔压差大小呈正态分布规律,压差超差主要是多个因素组合引起,但即使所有形状因素符合设计要求,也可能出现压差超差。实验结果与理论结果相符。

针对数字式电液作动器的位置控制展开研究,提出了一种基于模型的算法,能够实时地对数字式电液作动器系统的状态进行预测,并根据预测的状态完成位置控制。在脉冲宽度调制(PWM)和脉冲数量调制(PNM)的基础上,改进了数字阀系统的控制方法,建立了完整的数字式电液作动器系统模型,并通过软件联合仿真得到了作动器的控制结果。最终结果表明:采用基于模型的算法,能够使得作动器的追踪精度达到0.5mm。与传统方法相比,该方法逻辑简单,可行性强,控制效果较好。

双作用气动液压锤利用锤芯重力和活塞顶部的氮气压力共同作用,实现锤的快速打击并使桩贯入土层。基于冲击动力学原理和波动理论,分析沉桩施工过程中从锤与桩的撞击,直至桩贯入土层的全过程,建立了沉桩系统各部件间的相互作用关系模型,并通过拉氏变换推导出了打桩过程中锤击力的解析解。从理论方面对实际施工过程中“重锤轻击”的合理性进行了验证,最后针对两种土体介质模型分别建立了锤-桩-土系统动力学方程。

针对一种高压大流量插装式先导型溢流阀展开仿真分析与优化设计。首先对溢流阀主要结构参数进行初步设计计算;然后根据溢流阀内部结构建立AMESim仿真模型并进行仿真,对主阀阻尼孔、先导阀阻尼孔、主阀弹簧刚度、主阀弹簧预紧力、先导阀弹簧刚度、先导阀弹簧预紧力等重要参数进行特性影响分析;最后根据仿真分析结果,采用响应曲面与非支配排序遗传算法相结合的方法,求解一定范围内溢流阀最优结构参数,实现溢流阀满足高压大流量指标且调压偏差尽量小的要求。

针对阀控液压缸位置伺服系统非线性导致模型参数确定困难及干扰问题,在分析三阶位置控制的电液控制系统原理及模型的基础上,引入神经网络的RBF径向基控制模型和自适应滑模算法,同时考虑了非1负反馈参数,建立了基于RBF神经网络滑模控制的电液伺服控制系统数学模型。通过选取合适的Lyapunov函数,分析了系统稳定性,解决了参数未定及挠动情况下的电液伺服系统控制器设计问题。仿真结果证明,所设计的控制器使系统的输出对给定信号的跟踪精度高,响应快,具有较强的鲁棒性。

动压反馈网络是抑制液压伺服系统阻尼比的最关键装置之一。目前其时间常数τ基本按湍流模型进行设计,实际机理并不清楚,造成动压反馈式伺服阀的试验结果与理论结果偏差较大。为了提高时间常数τ的设计精度,提出了一种新的建模方法。在低频段,建立基于层流模型参数τ的设计方法;在高频段,通过黑箱辨识方法建立时间参数τ的线性模型。仿真与试验结果对比表明,该设计方法能够大大提高伺服阀建模的准确性,从而为伺服阀动压反馈网络设计奠定理论基础。