数字液压缸机理分析及其控制系统研究
设计了双螺纹副结构的数字液压缸,分析了工作机理,利用AMESim搭建了数字缸模型,并分别对对称阀、非对称阀控制非对称数字缸在空载和恒定力负载工况下进行了仿真,结果表明利用非对称阀可消除换向时的压力跃变,特别是对超越伸出工况,能够避免气穴的产生,为数字缸的优化设计提供了有益尝试。
基于自抗扰控制的智能泵系统
传统的定量泵+溢流阀形式的恒压油源会造成功率浪费,因此出现了一种能够自动匹配负载流量、压力需求的智能泵。建立定排量变转速智能泵系统的数学模型并分析其特点,将自抗扰控制用于智能泵的转速、压力控制。利用AMESim和MATLAB联合仿真,将可变开度节流阀作为负载,验证转速、压力的控制效果。结果表明:带有自抗扰控制的智能泵系统具有很好的控制性能。
二次调节加载系统的预测控制研究
分析了二次调节加载系统的特性。针对系统的特点,提出一种动态矩阵预测控制(DMC)和PID相结合的方法。通过内环来克服随机干扰,外环采用预测控制来获得优良的跟踪性能和鲁棒性,实现目标和控制的分层,对有关设计参数的选择进行了讨论。仿真试验结果表明:动态矩阵预测控制和PDI相结合的方法有效地克服了系统时变、干扰等未知影响,有较高的控制精度和较强的鲁棒性,可获得满意的控制效果。
液压四足机器人的自适应模糊PID控制
为提高液压四足机器人的控制性能和足端轨迹跟踪效果,将自适应模糊PID算法用于机器人腿关节控制,并对PID参数进行实时增量调节.建立阀控非对称缸系统的数学模型,分析其伸出和缩回运动时由非线性、参数时变等因素导致的控制问题,利用AMESim-Simulink联合仿真模型对算法的控制效果进行了仿真,并在单腿试验平台上进行了实物样机测试.结果表明:自适应模糊PID算法的控制效果在减小调节时间、抑制干扰等方面相比常规PID有较大改善.该控制算法提高了机器人的动态跟踪性能,易于工程应用,有利于机器人的运动控制.
下肢液压驱动康复机器人机械设计与运动学研究
根据患有脑卒中等病症的病人的康复机理,设计了一个由液压驱动的外骨骼式康复机器人。该机器人每个下肢具有2个自由度,并且具有悬吊减重,机器人大腿长度调节,下肢高度调节等装置.能够满足不同身高,不同体重的患者使用。驱动方式为液压驱动,采用阀控非对称缸带动患者腿部运动,并且根据CGA曲线对标准步态进行曲线拟合,得到下肢在运动过程中角速度曲线,角加速度曲线和液压缸位移曲线。通过预编程的控制方法控制髋关节和膝关节在矢状面的运动,从而实现帮助患者通过运动再学习方法实现康复。
四腿液压弹跳机器人的单腿起跳优化设计
针对提高关节型液压驱动弹跳机器人的环境适应性,提出了除高度、稳定性外,弹跳机器人的另一重要控制参数——地面支持力。通过增加腿部力量推动机身做功位移,同时保持推动力恒定,消除足端对地面的作用力的波动,以减小弹跳所需支持力的峰值,降低对地面硬度的要求。另一方面通过合理的运动规划,使得机器人在保持弹跳高度、负载不变的前提下,对液压系统流量及压力的要求降低。
工程机械电液比例阀控制系统模糊PID控制器研究
把传统线性PID控制和模糊控制结合起来,可使系统的控制性能得到提高,是一种很实用的控制方法。设计两个模糊PID控制器:一个基于误差驱动的增益调整型模糊PID,即模糊自适应整定PID控制器;一个基于生物免疫原理的模糊PID,即模糊免疫PID控制器。以简单阀控马达位置控制系统为控制对象,利用MATLAB创建系统模型,用设计的两模糊控制器控制该系统得出响应曲线。仿真结果表明:两模糊PID控制器均比传统PID的控制性能好,无超调、无振荡、无静差;模糊自适应整定PID控制器鲁棒性较强;模糊免疫PID控制器跟踪设定值的性能较好。
六自由度液压并联机器人结构优化设计
一般的六自由度液压并联机器人的正解算法十分复杂。为此,针对6-3型并联液压机器人正运动学提出了快速的数值解法;采用数值方法对此6-3并联机器人的工作空间进行了分析;对液压并联机器人进行优化设计,并设计了一种新型的复合虎克铰,该结构较之传统的球铰具有转动范围大、使用寿命长、易维护等优势。
气动电磁换向阀恒定应力加速寿命试验
对气动电磁换向阀的使用寿命进行研究有着极其重要的意义。传统的寿命试验方法需耗费大量的时间与成本,而加速寿命试验则通过提高应力水平来加速产品性能衰退,在可以接受的时间内得到有效的试验数据,并预测出产品在正常应力下的寿命。在分析S系列直动式电磁换向阀结构特性的基础上,建立其故障树;分析磨损、疲劳、老化3种故障机理下的敏感应力,据此选定加速模型,并确定加速应力后进行加速寿命试验,最后对目前所得的试验数据进行分析。分析结果表明电磁阀的机械性能比电气特性更稳定。
基于免疫系统的并联双马达速度同步控制研究
采用容积控制方式的单比例变量泵驱动两个并联比例变量马达的速度同步控制系统,是一个具有耦合、非线性特点的MIMO系统。提出了流量均衡控制与功率匹配控制相结合的控制策略,实现了双马达对于任意设定速度的同步控制。并根据免疫系统反馈机制能够迅速对外干扰做出响应,同时还可以快速稳定系统自身的特点,构建了免疫反馈控制器来抑制负载干扰对同步速度的影响。仿真验证表明,上述方案可以有效地抑制外负载干扰对同步速度的影响,获得良好的同步效果。该方法无需解耦,简单易行,适用于工程车辆行走系统的同步控制。