针对伺服电机驱动泵控非对称液压缸系统存在约束和鲁棒性差等问题,提出了采用状态估计的模型预测控制策略。根据泵控液压缸系统的原理和实际要求,建立了含输入和输出约束的状态空间模型;引入模型预测控制,避免了阀切换带来的非线性,提高了约束优化控制性能;结合卡尔曼滤波器,补偿了干扰和模型误差的影响,提高了系统的鲁棒性。仿真结果表明,所设计的控制策略能够实现无偏移跟踪,保证输入不超限、输出无超调,且具有很好的处理干扰和模型失配的能力。实验结果中,液压缸位置无超调,相对位置跟踪误差约为0.5%,干扰和模型误差对控制性能的影响很小。可见,所提方法能应用于实际泵控系统,提高输入、输出约束下的控制性能,容许一定的干扰和建模误差。

为了解决单向比例泵控非对称液压缸系统的无超调位置控制问题,提出了采用带约束的三阶状态空间模型描述单向比例泵控非对称液压缸系统的方法,设计了一种适用于该模型的模型预测控制器来保证系统的无超调位置输出.仿真结果表明,运用模型预测方法能够避免换向阀切换引入的系统非线性,并有效解决泵控非对称液压缸系统的超调问题,实现多约束条件下的高精度位置控制.

针对已开发的单向比例泵控非对称液压缸系统实验平台,为了实现该类系统的无超调位置控制,通过分析系统的工作原理及特性,基于系统的流量连续性方程和力平衡方程,提出采用带约束的三阶状态空间模型来描述单向比例泵控非对称液压缸系统的方法.基于模型预测控制理论和QPhild二次优化算法,设计适用于该模型的模型预测控制器来保证系统的无超调位置输出.实验结果表明,运用模型预测方法能够避免换向阀切换引入的系统非线性,有效地解决泵控非对称液压缸系统的超调问题,实现多约束条件下的高精度位置控制.

对开环加载测试方法进行数值仿真和试验验证的结果发现,电液比例变量泵P-Q特性曲线在恒流和恒压段分别存在较大的滞环和振动,因此提出了系统压力闭环控制的测试方法.该方法根据泵不同工作模式下测试系统不同的加载要求,在恒流模式下通过PI调节实现压力控制,在恒压模式下通过PD调节削弱压力振动,并设计了可根据泵的工作状态自动调整控制策略及控制信号的自适应控制器.对闭环加载测试方法进行数值仿真和试验验证,结果表明,所提出的方法可有效消除测试过程中存在的流量测量误差和压力振动,对电液比例变量泵P-Q特性曲线测试工作的改进具有实际意义.

针对高速轴向柱塞泵在不同空化程度下故障特征不明显导致识别准确率低的问题,提出了一种变分模态分解和极限梯度提升树融合的识别方法。在不同空化等级下进行高速轴向柱塞泵空化试验,采集壳体的振动加速度信号,对信号采用变分模态分解方法并从中提取故障特征以构造特征数据集,最后利用极限梯度提升树进行空化等级的识别。为证明所提方法的抗噪性能,在测试集中加入了随机高斯白噪声。结果表明,加入不同信噪比的噪声后,该识别模型仍能准确地识别出高速轴向柱塞泵的空化等级。

拼装机是盾构机的重要组成部分，其液压系统的稳定性直接影响拼装机乃至整个盾构机的正常工作性能。针对实际工作中存在振荡的某拼装机，为了找出振荡的原因，建立盾构管片拼装机液压提升系统物理模型的动态特性方程，并对其进行频域分析。利用MATLAB软件绘制了拼装机液压元件在不同参数工况下的Nyquist响应仿真曲线，通过对系统曲线结果进行对比分析，得到了拼装机的振荡问题的解决方案，并在现场验证了方案的可行性，实现了从全局系统层面进行局部诊断。

液压缸是工程机械中常用的执行元件，内泄漏是其常见的故障模式，将严重影响机械系统的工作效率和安全性，及时识别液压缸内泄漏能够保证液压缸的安全正常工作。通过小波分解提取液压缸进口压力信号特征，利用BP神经网络建立分类器，实现了对液压缸内泄漏的智能识别，分类准确率高，提高了液压缸内泄漏故障诊断的效率，为实现液压缸智能状态监控提供了基础。

为提高阀控液压缸泄漏检测的准确性和效率,提出一种基于子空间辨识的液压缸泄漏诊断方法。选取液压缸活塞杆外力负载作为输入信号,两腔压力、活塞杆位移与速度作为状态变量,建立系统状态空间模型;应用子空间辨识运算得到系统矩阵相关元素的估计值,并由此判断泄漏故障的存在、类型与严重程度。基于MATLAB-Simulink仿真模型对该诊断方法进行了数值仿真验证,结果表明该方法有效且具有较高的准确性。

为了避免空心轴电动机的电磁干扰，本文设计了一种仿真转台内框专用的大直径中空电液伺服马达；介绍了大直径中空电液伺服马达的工作原理和设计难点；马达采用特殊的轴肩式结构提高转轴的抗变形能力；前馈与PID控制方法被用于马达的伺服控制。地面实验表明该马达具有良好的抗变形能力、稳定的低速性能和很高的定位精度。

为了验证电控比例液压泵在通用液压机上的性能,搭建了电控比例液压泵控和阀控液压系统对比测试的试验台,对比实验发现：电控比例液压泵控液压系统的速度及压力的控制性能更稳定,验证了电控比例液压泵在通用液压机上应用的可行性,对于通用液压机的升级改造,具有实际指导意义。