液压机械臂相比于电动机械臂在重载搬运领域具有不可替代的优势,而多自由度液压机械臂强耦合、本质非线性和模型不确定的特点,给高精度轨迹跟踪控制带来挑战。以多自由度电动静液驱动机械臂为对象,提出一种轨迹跟踪控制策略。首先,建立含电动静液作动器动态的多自由度机械臂动力学模型;其次,基于反步思想设计控制器,并且通过Lyapunov分析证明了系统稳态性;最后,以三自由度电动静液驱动机械臂为例,搭建AMESim-Simulink联合仿真模型,选取3种控制器对比机械臂各关节轨迹的跟踪精度。2种跟踪指令验证结果表明相较C3控制器和C2控制器,所设计的C1控制器可以较好地补偿机械臂动态,使机械臂各关节更好地跟踪期望轨迹,本研究可为多自由度电动静液驱动机械臂的控制策略设计提供参考。

以打包机箱体为研究对象,首先利用Simufact-ANSYS联合仿真分析箱体与包块的应力,然后通过贴片实验验证箱体的仿真结果,并分析不同工艺参数对包块等效应力的影响。结果表明仿真与实验所得箱体应力的误差约为3.2%,最大应力出现在前侧板与底板前端焊接处,包块的等效应力受环境温度、进给速度和摩擦因数的影响。研究结果为包块打压成形工艺优化奠定了基础。

针对越野车辆对操纵稳定性与安全性要求较高的问题,提出了一种基于车辆实时运动状态参数对其操纵稳定性进行优化的模型预测控制器(MPC)与线性二次型调节器(LQR)的多模态混合控制器。首先,根据车辆运动学方程搭建车辆二自由度理论模型;然后根据理论模型求出其状态空间方程并对MPC,LQR控制器以及多模态混合控制器进行设计;随后搭建基于Carsim/Simulink的虚拟联合仿真平台,针对两种典型的操纵稳定性试验工况进行仿真验证与对照。结果表明,相较于单纯的MPC或LQR控制器,所设计的多模态混合控制器能够有效地提高越野车在恶劣路况下的操纵稳定性与安全性。

针对WK-35大型挖掘机上下盘分离时不稳定、顶升同步误差大等问题,提出一种基于LinWPSO算法的多液压缸同步顶升模糊PID控制方法,以获得更高精度的顶升控制系统。采用几何分析计算,验证顶升体系的同步精度要求,提出将粒子群寻优算法与模糊PID结合的控制策略,设计模糊PID同步顶升控制器。利用LinWPSO算法优化模糊控制器的性能参数,使控制器性能达到最优。基于WK-35大型挖掘机液压系统,建立AMEsim液压系统模型,并结合Simulink控制模型进行联合仿真。结果表明,改进的顶升系统控制方法相比模糊PID控制,控制精度明显提高,可满足系统的同步要求。进行了WK-35大型挖掘机上下盘分离同步顶升工程试验,试验结果在可允许的范围内与仿真结果一致,验证了所提方法的可行性。

为提高电液伺服系统在不同工况下位置跟踪和力跟踪性能,并减小力位切换时的力位跟踪误差,提出一种基于滑模模糊阻抗的力位切换控制策略。在自由空间中采用滑模控制提高系统位置跟踪性能,在接触空间采用基于位置的模糊阻抗控制提高液压缸从自由空间到接触空间的接触力稳定性。在建立AMESim模型基础上,与MATLAB/Simulink建立联合仿真,结果表明:该控制算法对电液伺服系统有良好的力位跟踪能力,有效减小了力位切换过程中力位跟踪误差。

为了分析超静定液压支架的承载能力,通过机械结构和液压系统两个方面进行研究,运用AMESim和ADAMS机液联合仿真的方法。在ADAMS中对液压支架进行动力学建模,并导出模块接口,然后在AMESim中建立液压支架的联合仿真模型。对液压支架进行了多种工况的仿真分析。分析结果表明:超静定液压支架不论从机械结构和液压系统方面都能抵抗不同条件下的工作载荷,满足煤矿下的使用要求。

随着经济和社会的发展,对破拆机器人工程作业的位置精度和能耗提出了更为严苛的需求。为了提高作业定位精度、降低系统能耗,通过反馈油缸杆位移建立基于PID的闭环控制系统提升位置精度,通过大臂驱动缸和平衡缸的双液压缸设计,建立大臂运动过程的重力势能回收系统。通过平衡缸连接蓄能器储存大臂下降过程势能并在下一个抬升工况再利用,降低负载敏感泵跟踪最大负载的输出压力,实现节能控制。通过ADAMS-AMESim软件联合,对基于PID的闭环系统动态特

为利用虚拟样机技术预测挖掘机高压轴向柱塞泵的各项性能，基于AMESim和Virtual．Lab开展液压系统建模、一维与三维刚柔耦合联合仿真建模、缸体的系统级疲劳分析以及柱塞泵的辐射噪声分析，得到流量和压力特性曲线、缸体疲劳损伤结果以及各场点的声压曲线，为开展优化设计提供参考．

以某火炮药协调器的液压系统作为研究对象，利用ADAMS和AMEsim软件建立药协调器的机械系统-液压系统联合仿真模型。分析了此药协调器特殊的曲线机构以及药协调器在运动过程中压力的动态变化，仿真结果能够正确反映药协调器液压系统主要的性能指标，能够正确反映实际系统运行特性，为协调器的优化设计提供参考。

液压挖掘机是一种功能典型、工况复杂、用途非常广泛的工程机械，特别是在中国这样一个发展中国家，几乎在所有的基础建设中都要用到挖掘机。文章介绍了计算机仿真技术，及其在液压挖掘机设计开发中的应用。