介绍一种基于LabVIEW软件平台的单片机多路数据采集系统的设计原理和过程。设计选用ATmega 128单片机组成的系统作为前端数据采集系统进行多路数据采集,通过RS-485串口通讯将数据传输至上位机,利用LabVIEW强大的数据处理和显示功能对采集的数据进行实时处理、分析、显示和存储。

提出了一种神经网络控制方法并通过对气动伺服系统的无杆气缸运动控制,探究此控制方法的控制精度。由于受空气可压缩性、摩擦力以及启动系统的扰动等非线性因素的影响,气动伺服系统很难去建立精确的数学模型。根据系统的非线性特点及PID控制不足,基于BP神经网络控制,设计神经网络PID控制器,并进行实验。通过实验,对无杆气缸的运动特性分析,表明这种控制策略可以更好控制气动伺服系统的运动精度。

针对MRF再分散性性能没有量化标准及测试方法的问题,提出了采用搅拌静置6个月MRF至均匀分散状态,测量电机扭矩和转速,计算这一过程中消耗电机功率的方法,以消耗功对MRF再分散性进行量化。设计开发了测试系统,对3种MRF进行了测试,结果说明测试系统性能可靠,测试方法实用性强。

针对圆盘缝隙磁场分布不均匀、磁场强度低和注液不方便等问题,对自行研制的旋转圆盘式磁流变液剪切屈服强度测试仪进行了改进.运用ANSYS磁路仿真软件对剪切圆盘机构的磁路进行了优化设计分析,对产生漏磁的部件和结构进行了改进,使测试圆盘所在区域的磁场强度的均匀性得到了加强;当电流为1.6 A时,圆盘间隙处的平均磁感应强度可达0.9 T;同时该测试仪的测试结果表明,Herschel-Bulkley模型可以较好地拟合MRF屈服后区的非线性特性.

对磁流变液阻尼器及支承的磁悬浮轴承进行了三维电磁场分析,得到了其磁场分布,并对磁流变液进行了动态磁场分析。最后,基于磁流变液的唯象模型,通过静力学仿真得到其最大挤压反力,得到了磁流变液阻尼器所能提供阻尼力的范围。

为了满足某液压机器人对于特殊工况下的混凝土振捣需求,设计了基于导纳算法的柔顺控制器。以电液比例阀控缸系统为研究对象,建立了系统的动态数学模型,并利用MATLAB、AMESim和Simcenter 3D软件各自优势,搭建了一种多学科融合的机电液一体化联合仿真平台,对电液比例阀控缸系统进行了弹簧阻尼负载和刚性碰撞2种不同工况下的多算法联合对比仿真分析。结果表明,设计的导纳柔顺控制器使得电液比例系统具备了对环境刚度的快速响应能力,导纳算法可根据实际负载力对内环位置控制器的位移信号进行及时修正,有效避免剧烈的刚性碰撞,体现良好的柔顺性和鲁棒性。

为改进现有液压机械电气设备电源频率控制方法控制时间长、效率低等问题,提出基于PID算法的电气设备电源频率自动控制方法。选取电动液压泵作为代表设备,首先研究其工作原理,利用单片机获取其电源频率信号,由误差传感器完成数据预处理后,通过通信网络传送至控制主站内;然后按照电气设备的不同供电方式将电源频率划分为多个类别,分别输入在与之相对应的存储空间内;最后分析电气设备电源频率控制的功率大小,利用反馈线性化法计算控制过程产生的频率,引入PID控制算法,通过不断调整比例系数、积分系数以及微分系数,找出最优参数,完成电气设备电源频率的自动控制。测试结果表明,所提方法对电动液压泵电源频率控制效果较好,控制过程较平稳、所需要的时间少且效率高,具有极高的应用价值。

针对商用硬件在环仿真系统价格昂贵、开放性差的问题,提出了一种基于Linux实时内核的硬件在环仿真系统的搭建原理和仿真实现方法。采用USB3.0总线的研华数据采集卡作为仿真系统对外的硬件接口,保证了仿真系统的实时性、便携性和仿真精度。为了验证所开发的硬件在环仿真系统的实时性,分别进行了实时性能测试和阀控缸液压伺服系统的硬件在环仿真测试。结果表明,所开发的半实物仿真系统实时性强,仿真结果准确可靠,可以在控制器设计的参数整定工作中发挥作用。

采用行星传动差速器的卧螺离心机存在很多不足,提出了用液压方式驱动卧螺离心机的方法.设计了液压调速回路,建立起系统的数学模型并用Matlab提供的Simulink软件包对回路的控制系统进行了仿真,从仿真结果看可以满足离心机的实际需求.同时也给出进一步优化控制系统的方法,以便选择满足调速回路要求的控制参数.

采用多体动力学领域中的Kane—huston方法，以低序列矩阵描述液压挖掘机动臂、斗杆和铲斗的拓扑构造，推出了液压挖掘机机构的动力学方程，大大简化了推导过程。同时利用基于C语言的Matlab软件，通过Matlab文件编程计算，得到了铲斗速度和加速度的特性曲线。