液压型风电机组并网后不能直接发电,需要对有功功率进行控制,而风能具有随机性和波动性,导致该系统具有时变性和非线性,故需解决外部扰动下风机有功功率的精准控制。采用反馈线性化解决液压主传动系统非线性问题,采用非线性扰动观测器快速精准观测外部扰动对系统输出功率的影响,设计了不匹配扰动下的有功功率补偿控制器,精确补偿扰动对系统输出功率的影响,最终得到了液压型风电机组有功功率控制策略。基于30 kV·A液压型风电机组半物理模拟实验平台,使机组输出有功功率能够精准跟随目标转速变化,有功功率绝对误差为±0.05 kW,稳态误差在3%~5%范围内。

为提高液压支架的抗冲击性和稳定性,设计了一种额定流量、额定压力分别为50 L/min和45 MPa的一级直动阀与额定流量、额定压力分别为1000 L/min、50 MPa的二级差动阀相组合的新型双级安全阀。开发了基于蓄能器组的快速动载冲击试验系统,利用AMESim-Simulink联合仿真技术获得了快速动载冲击试验系统的压力动态响应特性和双级安全阀压力流量动态响应特性,研制了快速动载冲击试验台样机对双级安全阀进行了测试。结果表明,二级差动阀额定压力、额定流量分别约为49.2 MPa和992 L/min,开启时间小于3 ms,压力稳定时间在13~15 ms范围内,卸荷时间小于5 ms,验证了设计的双级安全阀具有卸荷速度快与抗冲击性能优良的特点及快速动载冲击试验方案的正确性。

借助FLUENT软件对高频电液数字转阀(简称2D数字阀)阀腔流场进行研究,主要对阀口极端环境时的气穴变化规律进行深入探索,揭示2D数字阀阀芯高速旋转时阀口气泡析出、发育过程及溃灭特性对阀口流量的影响。研究结果表明,气穴现象不仅会造成流量阻塞,而且气泡溃灭引起的压力脉动还会对系统形成强非线性干扰,影响阀口输出波形的精度和阀控液压缸激振系统的稳定性。

提出一种改进的编织网气动肌肉静态模型,据此制备编织网气动肌肉。首先通过信赖域算法优化模型与实验的最小二乘误差,求解模型中的经验系数;然后分析初始编织角和橡胶管壁厚两个主要结构参数对编织网气动肌肉性能的影响;最后根据分析结果,优化了结构参数,设计了端部结构,自制编织网气动肌肉。改进的静态模型仿真结果与实验结果一致,证明改进的静态模型提高了精度。对照实验表明,自制的编织网气动肌肉总体性能明显提高,进一步证明了改进静态模型对提高自制编织网气动肌肉工作性能的有效性。

针对数控加工中,小线段刀路轨迹数据量较大的问题,提出了一种利用阿基米德螺线拟合小线段轨迹(离散点)的算法,分析了阿基米德螺线参数与切矢、径矢夹角的关系,给出了拟合误差的计算方法。基于最小二乘原理,通过前寻、回溯离散点集,在满足精度要求的前提下,用较少段螺旋线拟合该离散点集。仿真结果表明,阿基米德螺线拟合离散点具有数据量小、拟合精度较高的优势。

为了提高酸洗连轧生产线的能量效率，采用能量流的理论方法，建立了酸洗连轧生产线轧制功率模型，用于评估计算酸洗连轧生产线上机组的实时功率。根据某冷轧厂提供的酸洗连轧全线电机型号和功率表，将实际参数代入模型，求解出某一机组所需的功率，通过与该机组电机容量进行比较，验证了模型的准确性。最后以能耗最低和板形良好为优化目标，对功率模型的工艺参数进行多目标优化，设计了一种改进的粒子群算法进行求解，得到了最终优化结果。

为提高磁流变阻尼器（MRD）多项式动力学模型精度,提出了基于粒子群优化（PSO）算法的多项式模型建模方法。搭建了MRD试验平台,利用测得的力学特性数据,辨识并对比分析了传统多项式与Chebyshev多项式模型;运用PSO算法,结合Lagrange插值方程和实测数据优化插值节点,经MATLAB Simplify函数化简,构建了多项式动力学模型;研究优化插值节点的PSO算法流程及主要步骤,分析比较PSO算法与Chebyshev模型的12阶多项式建模平均累积相对误差。研究表明,在正弦激励频率1 Hz、振幅15 mm、电流0~1.5 A工况下,PSO多项式建模方法比Chebyshev多项式模型相对误差下降了47.0%,能较好地反映MRD动力学特性,满足实际工程应用需要。

为解决大吨位高速液压冲击试验机所需超大流量快开阀的问题,设计了一种高压超大流量快开阀的新型结构。建立了阀开启过程的数学模型,采用MATLAB Simulink对阀芯打开过程进行仿真研究,根据仿真结果优化了密封保护套结构;建立了AMESim模型,得到阀开启的动态响应曲线;根据仿真结果研发试制了快开阀,并对样件进行了实验研究。实验结果表明,当快开阀进出口压差为15 MPa时,通过该阀的流量可达48 254 L/min,理论分析与实验结果基本相符,快开阀结构可行。

高性能制造是高端装备和产品的关键零部件以性能精准保证为目标的几何和性能一体化制造,体现了由几何尺寸及工差要求为主的传统制造向高性能要求为主的先进制造的跃升.从制造的现状、需求和发展趋势出发,阐明了高性能零件的内涵、高性能制造的特点、面临的问题及其分类体系,并结合实例给予了深入分析和说明,为高端装备中一大批关键零部件的精密制造难题提供了可行的解决策略和途径.

针对复杂连杆机构因复杂的构成方式和多样性的原动力输入方式而存在的运动奇异性复杂问题,利用连杆机构运动瞬心以及连杆机构的特点,提出了运用等效四连杆机构来分析和解释单自由度复杂平面连杆机构奇异性问题的方法。该方法所采用的等效四杆机构死点时的几何特性还可用来分析更复杂单自由度平面连杆机构如双蝶形八连杆机构的奇异性问题。