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。

为了解决驱动大重量固体助推器与运载火箭组装的难题,研究设计一种能够智能驱动固体助推器与运载火箭组装的机电液一体化装置,提出了该驱动装置的总体研制方案、液压伺服系统设计方案和上下位机控制系统方案;该方案基本上能够完成助推器组装所需各项功能,达到研究目的。

运载火箭自动对接连接器主要应用于其发射前的燃料加注过程。以自动对接连接器的液压系统为研究对象,在AMESim环境中建立相应的液压系统模型,对相关参数进行了初始化设置。针对液压缸活塞杆运动过程,对液压系统模型进行了仿真研究,得到了液压缸进出油口的流量、压力指标,明确液压系统的工作状态。仿真结果表明经过优化后系统响应速度较快,运动过程比较平稳,在实际工程应用领域能够满足性能要求,为整个液压系统后续优化设计打下基础。

在对空心弹结构进行设计时,基于有限体积法和重叠网格技术,对不同马赫数条件下空心弹弹体和弹托的分离过程进行了仿真。仿真结果表明:弹托完全分离后,空心弹的马赫数Ma=2.0时,出现阻塞状态,而Ma≥2.5时,空心弹稳定飞行时为非阻塞状态;在Ma=2.5时,由于接近阻塞临界马赫数,脱壳时流场变化较为复杂,弹体空腔内气体经历时间较长的压缩过程,弹体阻力呈先减后增再减的变化趋势;在其他不同马赫数时的空心弹弹托分离过程中,弹体阻力整体上呈先减后增,最终达到稳定。随着马赫数的增大,流场能更快的达到稳定状态,弹体受到的扰动更少。

针对航空发动机液压机械装置压力复杂无序的循环载荷在实验室环境难实现和压力循环寿命符合性验证周期长的问题,基于Workbench分析平台给出了压力循环寿命数值仿真方法,并通过该方法结合实际运行载荷,进行了压力循环载荷谱等效简化,并计算了转化后载荷的贡献度,证明了载荷转化方法的有效性。以某型燃油活门组件为分析对象,开展了压力循环寿命数值仿真和试验验证,证明了其压力循环寿命设计符合性。对比仿真试验结果,验证了给出的压力循环寿命数值仿真方法有效、设计的压力循环试验方案可行。

为提高液压系统的故障诊断准确率,分析了液压系统的数据特征,明确了液压系统的数据处理方式及故障类型;以反向传播神经网络(BPNN)算法为基础,采用一次指数平滑法(SES)改进了BPNN算法的梯度优化过程;基于粒子群算法(PSO)对BPNN算法的主要超参数和SES的平滑系数进行了优化,获取了最优超参数模型;以UCI的公共数据对基于PSO-SES-BPNN算法的液压系统故障诊断模型进行了实验验证。实验结果表明,该模型对有144种故障状态的液压冷却过滤系统的故障诊断准确率为98.06%,诊断性能远高于同类文献研究结果,有助于提高液压系统运行过程的故障诊断效率。

针对柱塞泵早期故障时特征信号微弱的问题,首先对采集到的泵壳体振动信号进行极值域均值模式分解（extremum field mean mode decomposition,EMMD）,得到有限模态分量IMF及余量C,然后对IMF分量进行Teager能量算子解调,提取特征频率点的能量信息组成能占比特征向量,并利用分类敏感度对向量进行筛选,最终获得有效特征向量。实验结果表明,采用EMMD-Teager方法能有效对信号进行滤波,方便从频域提取特征,经过筛选后的能占比特征向量可以准确分类柱塞泵正常、柱塞孔磨损及滑靴磨损3种状态。