大型锻造水压机的电液伺服控制系统的可靠性和鲁棒性直接影响着水压机的使用、人身安全和锻件质量。针对50MN自由锻造水压机负载的不确定性,建立其电液位置伺服系统的数学模型,设计出动态鲁棒补偿器并结合传统的PID控制方法,利用MATLAB/SIMULINK软件仿真,结果表明动态鲁棒补偿器在水压机电液伺服系统中的应用很好地抑制了外负载干扰,提高了电液控制系统精度和稳定性。

22 MN快锻液压机液压控制系统利用当前先进的电液比例技术和电控技术,结合液压机工作特性,实现位移正弦控制,且运行快速平稳、无冲击振动。针对该系统高功耗问题,对液压系统进行优化设计,达到了节能的目的。并基于快锻压机工艺对该机的电控系统进行了设计,该系统功能强大,易于操作。

从轴向柱塞泵振动产生的危害出发，首先阐述了振动产生的机理及其复杂性，在此基础上分析了流体振动和机械振动的研究现状；接着阐述了试验分析研究与振动控制研究的现状，最后提出：发展高速高压轴向柱塞泵是其主要方向；从微观角度揭示轴向柱塞泵内流体对流量脉动及流固耦合振动的影响，结合转子动力学、非线性动力学理论等揭示轴向柱塞泵机械振动规律，是轴向柱塞泵振动机理研究的新动向；在系统内开展轴向柱塞泵故障诊断技术研究也具有重要意义。

针对标准BP神经网络用于故障诊断时学习效率低、收敛速度慢、易陷入局部极小点及对初始参数较为敏感等不足,提出了一种组合优化的方法,即采用遗传算法（GA）确定BP神经网络的最佳初始权值矩阵,以规避BP神经网络对初始参数较为敏感的不足;应用LM（Levenberg-Marquardt）算法在局部解空间里对BP神经网络进行精确训练,搜索全局最优解。该方法在保留BP神经网络的广泛映射能力的前提下,提升了网络的学习速度和精确搜索能力,进而大幅提高了基于BP神经网络的电液伺服阀故障诊断的效率和精度。通过对MOOG D761-2716A机械反馈伺服阀进行故障诊断,进一步说明了该方法的实用性和高效性。

为提高锻件性能和材料利用率,研究了锻造液压机的工作原理,并建立其数学模型,采用频域分析方法,研究负载刚度对力控系统特性的影响。利用AMESim与MATLAB/Simulink建立协同仿真平台,分析系统动态性能,同时分别引入PID控制器、积分分离控制器以及模糊PID控制器分析研究其对于0.6MN自由锻造液压机力闭环控制性能的影响,并通过实验验证仿真结果的正确性。

承受加速度载荷激励的管路应力分析是飞机液压管路设计重点考虑的问题之一。基于响应谱分析方法,研究航空液压管路在加速度载荷作用下的应力响应规律。采用“梁”模型建立两端固支液压管路的动力学数学模型,求解其固有频率;建立其有限元模型进行模态分析,得到管路固有频率。通过锤击实验验证了动力学模型和有限元模型的准确性。以加速度为载荷,对弹支管路进行响应谱分析,发现最大应力出现在管路支承位置,在此基础上,改变管路承受的加速度载荷和支撑刚度,仿真结果表明最大应力值与加速度大小成线性关系,与支撑刚度成非线性关系。

基于粒子图像测速技术（PIV）建立了带有刀尖角容腔的直角转弯流道流场的数值计算模型,并进行三维流场仿真。通过将数值计算得到的典型涡系结构与实验结果进行对比,考察了工程上常用的7种湍流模型对带有刀尖角容腔直角转弯流场的预测性能。通过定义权重误差K,筛选出S-A模型作为基础湍流模型并对其进行了参数修正。结果表明,当S-A模型Cb1取值从默认值0.1355修正为0.17时,出流方向正对刀尖角容腔模型权重误差值上升25.0%,入流方向正对刀尖角容腔模型权重误差值下降34.7%,修正后的S-A湍流模型对两种直角转弯流场的综合预测精度有所提高。运用筛选修正后的S-A湍流模型分析了4种典型直角转弯流道的内流特性,结果表明圆弧过渡直角转弯流道相比于带有刀尖角容腔的转弯流道具有更小的压力损失。

流量脉动是衡量柱塞泵性能的重要指标之一,测试系统较为复杂,采用理论手段准确分析柱塞泵流量脉动成为专家研究的热点。针对柱塞泵内部流动状态比较复杂且其内部流场模拟没有通用湍流模型的情况,建立单柱塞-配流盘结构的机理模型,分别采用标准k-?模型、Realizablek-?模型、RNGk-?模型、标准k-ω模型、S-A模型和层流模型对单柱塞-配流盘机理模型进行三维数值模拟,并与PIV试验结果进行对比分析。通过分析其涡系形态、流速、入射角度、压降及流量等特征,确定柱塞泵单柱塞-配流盘机理模型数值模拟最佳湍流模型。对模拟效果较好的标准k-?模型进行系数修正,进一步提高模拟精度,得到的计算模型为柱塞泵流量分析提供了理论基础。

本文研究了典型液压集成块中具有不同刀尖角容腔的直角流道的流场特征。搭建了低速可视化试验台,采用2D-PIV技术测量了具有不同刀尖角容腔结构的直角流道流场。建立了全三维数值模型并开展数值模拟研究,通过与粒子图像测量(PIV)测量结果进行比较,比较了七种湍流模型在流场预测中的准确性。通过定义权重误差函数K,筛选出S–A模型作为合适的湍流模型。通过3因素3水平响应面数值试验,研究了流道连接类型、容腔直径和容腔长径比对压力损失的影响。结果表明,Box-Benhnken Design(BBD)模型可以准确预测总压力损失。最优模型是II型流道连接,直径为14.64mm,容腔长径比为67.53%,总压力损失相对于最差模型可下降11.15%。如能进一步采用圆弧型直角转弯流道,总压力损失可降低64.75%,这为液压集成块流道优化设计提供了新的方向。

22MN快锻液压机液压控制系统利用当前先进的电液比例技术和电控技术，结合液压机工作特性，实现位移正弦控制，且运行快速平稳、无冲击振动。针对该系统高功耗问题，对液压系统进行优化设计，达到了节能的目的。并基于快锻压机工艺对该机的电控系统进行了设计，该系统功能强大，易于操作。