针对基于高速开关阀的气动人工肌肉位置伺服控制系统的非线性与时变性,设计了基于气动人工肌肉实验模型的PID反馈控制器,实现气动人工肌肉的高精度运动轨迹跟踪控制。首先,通过实验建模得到气动人工肌肉静态特性的实验模型,然后基于理想气体多变方程,建立可有效描述气动人工肌肉动态特性的数学模型,利用Sanville流量公式建立流经高速开关阀阀口的气体流量方程,并采用脉冲信号调制法生成PWM信号,进而控制高速开关阀占空比。在此基础上,借助PID反馈控制器建立气动人工肌肉气压与轨迹跟踪的控制模型,并采用Simulink对所提出的气压和轨迹跟踪控制方法进行数值仿真。结果表明,所建立的控制模型能够精确地跟踪期望气压和运动轨迹,从而验证了控制模型和控制方案的精确性和可行性,为实现气动人工肌肉高精度轨迹跟踪控制提供了有效手段。

针对气动肌肉驱动的四连杆肘关节输入气压与输出角度间的迟滞进行分析。建立肘关节迟滞的 Prandtl Ishlinskii(PI)模型,采用Levenberg-Marquardt方法辨识模型参数;选择改进Play算子合适的包络函数,设计一种可描述非对称迟滞现象的改进PI(Modified PI, MPI)模型,相较于传统PI模型(Classical-PI, CPI),MPI模型对非对称迟滞曲线拟合度更高。基于MPI模型,设计前馈积分逆补偿器,并与PID组成积分逆补偿控制器(MPI-I-I-PID);完成了MPI-I-I-PID、PID与基于CPI模型的积分逆补偿PID控制器(CPI-I-I-PID)的位置控制仿真。仿真结果表明,MPI-I-I-PID可以减小跟踪误差,提高跟踪精度。在不同负载下进行了控制实验,实验结果表明,随着负载增加,补偿效果减弱,为此在补偿器中加入分段PID,MPI-I-I-pPID可减小抖动幅度,降低肘关节跟踪误差,提高位置控制精度和稳定性,验证了迟滞补偿器的有效性。

采用气动弯曲型柔性驱动器设计了一种带有柔性机械臂的多自由度果蔬采摘机械手。基于分段常曲率理论,根据柔性驱动器形变规律,建立了多关节串并联的采摘机械手运动学模型和抓持力模型,研究了机械手采摘作业时抓取模式、工作空间和手指输出力与气压的关系,并进行了相关实验验证。制作了机械手样机,并在实验室环境下进行了多种果蔬模拟采摘实验,结果表明,该果蔬机械手具有多种抓取模式,且动作灵活、柔顺可靠、易于控制,适用于球形和圆柱形果蔬自动化采摘作业。

为提高气动式鱼塘投饲机抛料均匀性,提高饲料利用率,利用EDEMFluent耦合方法对投饲机抛料过程进行性能分析和数值模拟,研究造成抛料分布不均匀的主要原因,并对投饲机结构进行优化改进。在此基础上设计三元二次回归正交旋转组合试验,研究设计参数外腔体半径Ro、外腔体高度ho、导流板圆心角α等对抛料均匀性的影响,建立饲料颗粒周向分布变异系数Cv与因素Ro、ho、α之间的二次多元回归模型并解析,确定最优设计参数组合并进行场地验证试验。结果表明,各因素对周向分布变异系数的影响程度由大到小为:导流板圆心角α、外腔体半径Ro、外腔体高度ho,当Ro取77.00mm、ho为85.40mm、α为93.20°时Cv最小,其理论结果为14.13%,验证试验结果为15.08%,与模型理论值相吻合,与未优化前相比Cv降低50.50个百分点。表明基于EDEMFluent耦合方法进行气动式投饲机抛料性能参数优化...

提出一种二维活塞式动态流量计,其计量单元二维活塞具有两个运动自由度,包括直线往复运动和转动。因此该流量计兼顾无负载动态缸测量流量的高动态特性和转子式流量计连续测量流量的能力。阐述该流量计的机械结构和工作原理,通过建立动力学方程和流量连续性方程获得对应的数学模型来研究流量计的动态特性。设计样机并搭建动态性能测试试验台进行试验研究。试验结果表明,二维活塞式动态流量计有较好的动态特性,当被测正弦流量振荡频率达5 Hz,二维活塞式流量计测得流量的频率仍与无负载动态缸测得的基本一致,两者相位差接近于零。流量计输出信号的幅值衰减较为严重,原因为流量计样机内存在空气所致。

针对混合动力分配策略的复杂性,组建了基于CAN总线的车辆动力传动能源管理系统.以主从分布式应用层协议组成CAN总线控制网络.网络上位机实现能源分配策略运算和车辆运行状况监视,并以应答通讯方式请求和指令各个节点.在液压泵/液压马达关键节点上,采用TMS320LF2407A型DSP芯片,实现通讯故障实时监控和能量分配决策,从而达到了保证车辆安全运行和节油效率的目的.

在对目前国内外常用平地机液压控制系统工作特性进行分析的基础上,根据我国常用中等功率拖拉机液压系统的类型、特性及性能参数,设计了结构简单、新颖,安装简捷方便的激光平地机液压控制阀及控制装置.试验结果表明,该液压控制装置具有良好的静、动态特性,且传动效率高、能量损耗低、工作平稳、无静沉降.

通过对液压缓冲器的薄壁小孔流特性和球面缝隙流特性的分析，建立了液压缓冲器的综合特性模型和缓冲过程的动态模型，并进行了仿真计算，得出了表征缓冲器特性的缓冲力-活塞行程曲线。液压缓冲器的静态特性仅取决于薄壁小孔流的二次特性和球面缝隙流的一次特性，而动态特性与冲击载荷的大小和油液的压缩性密切相关。

应用CFD方法对阀芯运动状态下流体在锥阀内的流动状态进行了可视化计算和分析研究。参照实际锥阀的结构和参数，用CAD软件Pro／E建立了阀内流道的三维几何模型。应用前处理软件Gambit进行了网格的划分、细化，用自定义函数UDF确定了阀芯运动速度。应用Fluent中动网格技术进行了计算研究，获得了阀芯开启、关闭过程受到的瞬态液动力、流量系数与通过阀流量、阀开口度之间的定量关系。

因液压油液的温度、压力及油中已溶解或未溶解的空气量等因素变化时,油液的特性会发生非线性行为变化,从而影响液压系统的性能,为此对液压油的综合特性进行了研究。推导出溶解了空气的液压油液密度及油中空气含量随油液压力、温度变化的函数关系;应用Matlab软件编制的仿真程序,对液压油的非线性特性进行了大量仿真计算,并讨论了影响液压油密度、体积弹性模量的因素。