液压机械臂具有高度非线动力学特性,末端轨迹跟踪误差大。为此,提出一种辨识动力学参数的基于模型的控制算法(Model-based control,MBC)。该控制算法由外环的液压缸位置反馈控制器、内环的力控制器以及前馈流量补偿控制器三部分输出叠加组成。力控制器充分考虑液压机械臂动力学模型,动态补偿惯性力、重力和摩擦力等干扰力对控制精度的影响;位置控制器用以消除液压执行器造成的力偏差;前馈流量补偿器根据液压执行器动力学模型计算流量补偿量,提高系统响应与精度。针对动力学模型中存在的参数不准确问题,采用了最小二乘参数辨识的方法,在激励轨迹下获取液压机械臂动力学参数精确值。试验结果表明,所提出的辨识动力学参数的MBC控制算法相比3D模型参数的MBC控制在自由空间运动位置跟踪精度提升了39.24%,相比与传统PID控制提升了93%,显著提高了...

现有的重载液压机械臂自由度多,执行的任务繁复多样,利用外骨骼来对其进行遥操作能够提高机械臂控制的精准性和直观性,有着不可替代的优势。根据人上肢穿戴性需要进行设计会导致外骨骼与机械臂之间的结构异构,从而出现主从运动学不匹配的情况。基于四自由度外骨骼和七自由度冗余液压机械臂之间的主从控制,提出了一种适用于主从异构遥操作的笛卡尔-关节空间相似性映射方法,解决了二者自由度数量、自由度配置、可达工作空间等差异对主从控制一致性带来的问题。考虑控制需求和液压驱动特性,定义了主从异构遥操作下的相似性映射条件和关节运动约束条件,提出使用加权增广变系数雅克比矩阵的方法来满足操作者与从端机械臂之间额外映射关系,并给出了其中关节速度限制系数的选取条件。搭建了系统的机-液耦合仿真模型进行了验证。结...

介绍了自行研制的利用工业计算机主板实现的新型便携式摩托车尾气分析仪．该分析仪由采样系统、气体分析系统、辅助测量系统和显示系统组成．使用非扩散红外线（NDIR）光吸收方法分析HC、CO和CO2质量分数；使用电化学方法分析O2和NOx质量分数；采用磁电式感应器测量摩托车速度；热线式气体流量计测量尾气的流量．系统包括工业计算机主板、气体传感器、转速传感器、LCD显示屏、液晶屏、气体流量计，微型打印机等硬件部分和软件设计．研制的摩托车尾气分析仪能测量摩托车在各工况下的尾气排放状况．

针对串并混联液压臂中因结构耦合和系统非线性导致其末端位置控制精度差的问题,基于虚拟分解建模方法和液压系统控制理论,提出了一种混联液压臂的高精度运动控制方法。该方法通过对系统进行精确建模,消除了传统液压臂控制方法由于忽略结构耦合和系统非线性而引入的误差,从而提高了运动控制精度。首先,将混联液压臂复杂的串并联驱动结构分为摆动缸驱动的开链结构、活塞缸驱动的闭链结构和活塞缸驱动的并联结构3类,并根据3类结构的特征将机械臂进一步虚拟分割成简单的子系统;然后,根据刚体动力学方程和流量连续方程分别建立了各子系统的动力学模型和液压执行器驱动模型,通过引入基于模型的前馈控制量和实时位置误差的反馈控制量设计了面向混联液压机械臂的高精度运动控制器。在七自由度混联液压机械臂试验平台上对该方法的有...

针对靴压液压系统的关键要素靴压高线压工艺要求、靴压对辊的静压支承、靴板及轴承润滑、靴套张紧、油箱等进行了详细设计及分析。采用虹吸管隔离靴辊内部回油管和主回油管,可以保持靴套张紧膨胀,提高靴套寿命,满足靴压的工艺要求,并解决液压油中溶解过量饱和空气的问题。

基于流量前馈控制的电液负载敏感系统为容积节流复合调速系统,可将阀口全开以降低能量损失,但在超越工况下,系统速度特性会受阀口阻尼降低的影响,引发执行器超速下坠甚至安全事故等问题。据此,提出了适用于带阀后压力补偿的电液负载敏感系统的解决方法:将负载进油口容腔压力控制为一恒定值,并研制了相应的压力串级控制器。该控制器以速度反馈作为内环以提高系统抗负载干扰能力,并以带抗积分饱和补偿的PI控制器作为外环以控制工作腔压力为一定值。基于2 t挖掘机不同负载工况下的试验结果表明:工作腔压力控制与传统手柄直接控制阀口的方法相比,可在降低比例阀阀口损失的同时保证执行器速度控制性能。

为控制非线性刚度转子系统振幅突变,将具有非线性变刚度功能的电磁支撑引入转子系统,建立了转子系统动力学模型。利用平均法导出了转子系统主共振频率响应方程。基于突变理论和奇点稳定性理论分别得到了转子系统的振幅突变区域和不稳定区域。借助数值仿真算例分析了非线性电磁支撑刚度参数对突变区域、不稳定区域以及振幅特性曲线的影响。结果表明：当激振力幅值在控制后的渐变区域内取值时,振幅突变得到完全控制;当激振力幅值在控制后的突变区域内取值时,振幅特性曲线仍存在多值特征,振幅突变仅仅得到部分控制。

机器人位姿研究是提高机器人运行可靠性的重要途径。为研究机器人关节驱动方程与运动曲线及状态的关系,建立了3R1P机器人的数学模型,设定了各运动关节的驱动参数方程,通过点对点运动控制,得到了机器人的最终运动曲线和相关参数。研究结果指出了机器人运行的各个不稳定阶段。并且指出,运动副确定后,驱动曲线影响机器人运动状态,机器人末端执行器的速度、加速度变化是各运动副运动状态的叠加。与4-5-6-7曲线和3-4-5曲线方程相比,3次曲线更有利于降低机器人的疲劳损伤。

针对负载敏感系统效率低、响应慢的问题,提出一种带旁路压力补偿的电液流量匹配系统.该系统根据负载流量需求直接控制泵的排量,引入旁路压力补偿回路以解决由过流匹配带来的压力冲击和能量损失.建立该系统与机液负载敏感系统的数学模型,并对两者的动态特性进行对比分析.建立基于2t液压挖掘机的实验样机,进行典型工况下动臂提升动作以及动臂/铲斗复合动作实验研究.理论与实验结果表明：所提出的系统通过采用旁路压力补偿和流量匹配方法,提高了压力可控性和阻尼性能,系统压力裕度和响应时间相比机液负载敏感系统分别降低了0.6~0.7 MPa和0.5s,同时负载速度振荡减小,提高了所提出系统的效率和操控性能.

空间结构载荷试验在研究结构机械行为及破坏机理等方面具有不可替代的重要作用。传统加载试验装置需要针对空间节点的具体结构形式和载荷特点进行特殊定制，其试验效率低且成本高，已不能满足当前空间结构节点的发展需要。针对该问题，提出了一种多通道三维液压加栽装置，其由空心球形自平衡反力架、三维定位机构以及液压控制系统等部分组成，通过水平和垂直导轨调整加载油缸位置。使得加载力方向能在三维空间内进行连续自动调节，从而提高了装置通用性和试验效率。该装置已成功应用于上海世博会世博轴、杭州东火车站等重大工程结构节点加载试验。试验结果表明，该装置能够满足不同结构节点的加栽测试需求，具有较好的控制柔性和较高的测试效率。