给出了应用电液比例技术对多级液压缸驱动的举升系统进行闭环速度控制的方法,在常规PID控制的基础上,引入了自适应神经元对PID控制参数进行在线调整,实现了对多级缸系统运动过程的智能控制。该方法保持了常规控制方法结构简单、易于实现的特点,同时可以更好地适应系统参数时变和外部干扰的影响,提高了控制精度。仿真结果表明,智能PID控制效果优于常规控制方法。

为了解决叉车无法原地转向且转向困难等问题,结合基本的横置油缸式叉车转向机构,设计了一种新型的空间转向机构,并建立了该机构的力学模型。在虚拟样机中进行参数化设计,以转向活塞杆受力、转向误差以及转向过程中的干涉间隙为目标,利用Insight模块进行多目标优化。根据优化结果修改模型,确定最终的模型,最后进行了转弯半径测试和节能测试。结果表明优化后的新型叉车转向机构可以实现原地转向,转向受力情况得到改善。

研发了一种适用于综掘巷道的掘支锚联合机组。为提高掘支锚联合机组支护机构的安全性与稳定性,根据参数化建模和分析方法研究了支护结构支撑油缸刚度对结构频响特性的影响,以各支撑油缸的刚度为设计变量,结构的最大位移振幅最小及最大应力振幅最小为优化目标函数,对支撑油缸刚度进行优化设计,确定了各弹簧的最佳刚度,并进行了实验验证。结果表明优化后模型在3个轴向的最大应力响应比优化前分别减小了96.72%、95.87%、96.65%;优化后模型的最大位移响应在Z轴方向虽然比之前略有增大,但X轴和Y轴方向分别减小了98.17%和74.61%;实验结果与仿真结果的固有频率最大误差为8.6%,且频响曲线变化规律基本一致,证明了优化设计的有效性。

针对三维等温树脂传递模型的数值模拟问题，提出基于实体流的控制体／有限元的模型。在非结构化四节点体单元的基础上根据控制体／有限元理论，重新划分三维节点控制体实体单元，然后将Darcy方程和质量守恒方程组成的控制方程在控制体内进行积分，建立树脂在纤维增强体中流动的实体流的模型，并编写计算代码。计算结果表明：即使采用较少的节点，经过有限次的迭代，仍能得到较好的计算精度；实体流能提供更多的有关信息数据来反映树脂的运动情况，有助于更好地了解树脂的流动状态。

针对磁流变液装置所产生的转矩偏小的问题,提出了一种磁流变液与电热形状记忆合金(SMA)联合传动的方法,并介绍了传动装置的工作原理。基于电热SMA弹簧力学特性,推导了温度与摩擦转矩的关系;通过有限元软件对装置进行了磁场分析,得到了环形磁流变液工作间隙磁场强度与磁流变液剪切屈服应力之间的关系,并计算得出磁流变液传递的转矩。实验结果表明:由8个SMA弹簧产生的摩擦转矩最大为1.798 N·m,励磁线圈的电流为1 A、匝数为380时,磁流变液传递的转矩为1.41 N·m。相较于单一的磁流变液传动装置产生的转矩,磁流变液与电热SMA联合传动产生的转矩为3.15 N·m,传动性能提高了1.2倍。

针对FAST电液促动器可靠性增长试验过程中出现的振动和噪声问题,采用计算流体力学(CFD)的Mixture多相流模型等,建立FAST电液促动器液压系统油源内部流场和吸油管路模型,依据试验数据验证了模型的正确性,并对油源内的压力脉动、空化现象进行仿真试验。结果表明:系统的吸入压力低于130 kPa时,扩大吸油管路直径可显著减少系统空化;油源转速低于3500 r/min时,转速变化对系统空化现象的影响较小,转速高于3500 r/min时,系统内的空化现象随着转速的增大而加剧;在转速和工作压力不变的条件下,随着吸入压力的增大,系统油源内部流场空化现象减弱,系统压力脉动减小。对扩大吸油管路直径后的FAST电液促动器进行试验,未出现振动现象,且噪声等级降至60 dB以下。研究成果为合理判断系统内空化产生的原因和提高FAST促动器的可靠性打下了理论基础。

针对电液位置伺服控制系统的比例阀死区、参数不确定及外部未知扰动等问题,设计了由自抗扰控制器与死区逆补偿构成的串联控制器。首先基于实验辨识构造死区逆模型对死区进行预补偿,然后根据系统特性设计了一阶自抗扰控制器,构造改进的扩张状态观测器对“总扰动”进行实时估计,并通过非线性控制律给予主动补偿。联合仿真与试验结果表明,所提出的串联控制器有效地补偿了比例阀死区,提高了系统动态性能和位置跟踪精度。

在对内燃式液压自由活塞发动机和单组元液压自由活塞发动机进行比较分析的基础上，提出了一种新型的液压自由活塞发动机——双组元液压自由活塞发动机。从工作原理、释能方式、结构特点、燃料能量密度、单元功率及应用场合等不同角度，对三种液压自由活塞发动机的多种性能进行了比较。探讨了双组元液压自由活塞发动机的点火方式和需解决的关键技术问题，指出双组元液压自由活塞发动机是一种值得深入研究的新型动力机。

分析了以电容器为蓄能装置的液压挖掘机并联混合动力系统的结构，在此基础上，针对液压挖掘机的工况，提出了以发动机工作点和电容器荷电状态（state of charge，SOC）值为优化变量的控制策略，并建立了试验系统对该控制策略进行试验研究。研究结果表明，采用该控制策略后，改善了发动机工作点的分布区域，抑制了电容器SOC的变化幅度，且基本不影响系统的响应性能。

针对一般方法建模时所定义的负载压力未能充分考虑非对称缸结构的不对称性和初始位置时液压弹簧刚度并非最小的问题,提出用等效承压面积加权平均的方法重新定义负载压力,推导出了滑阀线性化流量方程;利用液压弹簧刚度理论分析液压固有频率最小时非对称缸的初始位置和总容积,建立了阀控非对称缸的数学模型,提出了相应的设计准则,通过仿真和试验分析了该模型的动态特性,且与一般模型进行了比较。结果表明,该模型较一般模型更精确,更接近工程实际。