为了解决负载口独立控制阀控液压缸系统故障信息相似表征下的故障元件识别难题,提出基于独立循环神经网络(IndRNN)和一维大核卷积神经网络(1DLCNN)结合的故障诊断方法.构建负载口独立控制阀控液压缸系统,针对系统提出压力与位移信号的状态感知方案,分析了系统故障的信号特征.设计一种基于IndRNN-1DLCNN的深度神经网络模型,模型引入残差结构进行多层IndRNN设计并引入1DLCNN增强全局信息捕捉能力,实现多源信号的融合,识别发生故障的具体元件.结果表明在不同的负载工况下,利用提出的方法均能够准确地将系统故障定位至4个先导阀、2个主阀、1组位移传感器以及1个液压缸共8类具体元件,系统的整体诊断准确率最高达到96%,单一元件的故障识别准确率均大于93%.

基于支持向量机响应面模型,发展高速列车头型有约束气动反设计方法.为了减少流场计算量,针对反设计指标和约束条件分别建立对应的响应面模型,通过粒子群优化算法寻找满足设计目标值和约束条件的反设计外形.为了验证该方法的有效性,以3辆编组真实外形高速列车的1∶8缩比外形为研究对象,将整车气动阻力系数和流线型部分容积作为设计指标,研究单目标无约束、有约束及多目标无约束反设计方法.结果表明采用提出的反设计方法能够快速得到满足设计指标和约束条件的高速列车头型,很容易拓展为能够解决任意复杂几何外形的多目标、有约束气动反设计方法,有利于提高高速列车头型工程设计的效率及针对性.

针对单柱塞泵普遍采用的单向阀配流方式无法满足高转速的问题,提出新型的阀芯旋转式三通换向阀配流机构,可以满足单柱塞泵在高转速情况下的配流要求.通过建立单向阀配流和转阀配流单柱塞泵的AMESim模型,对比分析表明,单向阀在转速为2 000r/min时已难以实现正常配流;转阀在12 000r/min转速下仍能正常配流.加工样机对单柱塞泵和转阀的性能进行测试.试验表明,柱塞腔内的压力测试结果与仿真结果一致,可以基于该转阀配流机构设计高速单柱塞泵,对柱塞腔内的压力特性进行研究.

为了研究滑靴结构体微小变形对静压支承承载能力的影响,通过流固耦合方法对海水淡化轴向柱塞泵滑靴体的结构场及滑靴副流场进行数值计算.为了进行对比,在相同边界条件下,分别以液压油和海水为工作介质,对忽略滑靴体微小变形的滑靴副流场进行数值计算.结果表明：在海水润滑条件下,滑靴副流动区域中的湍流和速度场的变化使得滑靴小孔及流道变化处产生的阻尼作用得到加强;不锈钢-复合高分子材料结构的滑靴体中不锈钢基体承受主要载荷,密封带处产生的微小变形使流动区域的压力场发生变化;这些都使得滑靴副承载能力与设计值相比有所下降,需要通过减少柱塞固定阻尼、优化滑靴小孔出口流道、提高滑靴体刚度等方法进行补偿.

设计开发一种线控制动（EHB）系统样机，选取不同过流孔径的踏板模拟器常闭电磁阀进行踏板行程?踏板力对比试验. 结果表明：当将单个电磁阀直接接入踏板感觉模拟器回路时，随着制动力加载速度的提高，会产生实际制动踏板行程?踏板力关系曲线偏离目标曲线的问题，并且电磁阀孔径越小，偏离越大，借助于数学推导得出电磁阀过流孔径与踏板速度响应之间的理论关系. 设计一种液压先导阀加入到踏板模拟器回路中，以提高系统通流能力和踏板速度响应，液压先导阀由原回路中的电磁阀控制. 对改进的踏板模拟器回路进行仿真及试验，结果均表明：改进过的回路可较好地实现踏板行程?踏板力曲线精度，曲线受踏板力加载速度变化影响小，同时可使模拟器常闭电磁阀工作功耗更低，提高了系统的可靠性.

为了解决挖掘机在实际作业过程中挖掘力不足、燃油经济性差等常见问题，综合分析和比较国内外先进的挖掘机挖掘性能参数，提出基于组合挖掘的挖掘机工作装置优化设计新方法．挖掘机的组合挖掘方式包括基于作业路径上的多段单缸挖掘轨迹的组合和基于可行区域内离散点的双缸同时主动复合作用两种．建立优化数学模型，通过遗传算法求解多目标函数．优化结果显示：挖掘机的挖掘性能在习惯作业路径上最大挖掘力提高了10％，双缸复合挖掘时工作油缸的充分发挥比例提高了13％以及最大复合挖掘力提高了8％，证明了新优化方法在提高挖掘性能上的可行性．

针对油液混合动力工程机械能量损失较大、能量回收效率偏低以及控制策略相对单一等问题,从混合动力系统液压原理和控制策略2个方面分析.将油液混合动力工程机械液压系统分为泵控液压系统、二次调节液压系统和复合结构液压系统3种形式,研究液压系统的设计思路和工作原理,将油液混合动力工程机械控制策略分为门限值控制策略、模糊控制策略和优化控制策略3类,分析适用工况,对比油电混合动力汽车控制策略与油液混合动力工程机械控制策略.油液混合动力工程机械的发展方向包括利用泵控系统代替阀控系统、开发储能元件、设计针对工程机械结构特点的控制策略以及控制目标多样化.

针对液压机的电液系统控制难题,提出非线性级联控制器,对液压机在慢速加压阶段的位移、压力进行复合控制.为了克服系统参数不确定性对压力控制带来的显著影响,该非线性级联控制器的压力控制环采用扰动观测器对油液体积弹性模量、伺服比例阀流量增益、液压缸泄漏系数等参数的不确定性所产生的集中扰动进行在线估计及补偿,利用无源性定理证明了压力控制环的稳定性;考虑到系统参数不确定性及各种外干扰对滑块位移控制带来的不利影响,该非线性级联控制器的位移控制环基于滑模控制而设计;位移控制和压力控制的切换取决于当前位移.实验结果表明,该非线性级联控制器能够使得液压机在慢速加压阶段实现高精度、平稳的位移控制及压力控制,可以实现这两者之间的平稳切换.

针对水平轴潮流能发电机组轮毂空间小、变桨角度大、变桨力矩大等特点,设计一种新型的基于电液比例控制的齿轮齿条传动方案的独立变桨距系统.该系统机械结构紧凑,占用空间小,各个桨叶变桨执行机构相互独立.在分析变桨距载荷的基础上,建立系统的数学模型,并在AMESim软件中对系统进行了仿真研究.仿真结果表明：该系统顺桨变桨180°只需1.1s,逆桨变桨180°只需3.4s,响应速度快,稳定性好,并且可以实现独立变桨,满足了水平轴潮流能发电机组的变桨要求.

针对液压变压器效率低的问题，对其效率特性进行数学模型的理论分析和修正，并通过实验测试对比的方法进行了研究，掌握其规律特点．对效率特性的数学模型进行改进，引入了考虑机械能损耗以及热能损耗影响的损耗系数，对效率计算分界点问题提出按照调压比特性进行划分．利用液压变压器性能测试实验台，对其效率特性进行实验研究发现，液压变压器的效率特性满足液压泵／马达的效率无因次特性曲线；效率与其控制角度之间有着密切的关系；机械效率随转速的增加而降低，随控制角度的增加而提高；总效率随油源压力的增加而增加；总效率存在最高效率转速点．