液压工程机械负载变化大、受到控制器计算性能限制,常导致运动控制出现强烈冲击和精度降低等问题,为此提出一种基于低阶模型的含压力补偿比例阀控系统平稳控制方法。首先,证明了含压力补偿比例阀控系统可近似为线性系统,提出一种低阶建模方法,利用分段线性随机系统作为原系统的全局近似,并定量给出分段线性随即系统的协方差矩阵;其次,在所提出的建模方法基础上,设计了稳态卡尔曼速度观测器,提出基于速度观测的双回路控制器,利用精确的观测速度与速度内环控制提高系统阻尼,达到抑制振荡的目的;最后,在盾构管片拼装机举重臂上开展实验验证,实验包括AMESim与Simulink联合仿真实验和PLC控制的实机应用实验。研究结果表明所提出的低阶建模方法在常见阀参数下与精确模型的精度相对误差不超过3%,所提出的控制方法在低算力控制器上实现了阶...

介绍电液位置伺服控制系统的组成与工作原理,并利用实时工作间(RTW)的半物理仿真环境和MATLAB系统辨识工具箱,对电液位置伺服系统进行系统模型辨识及验证。提出一种规则自校正模糊PID控制器,并将其用于辨识得到的模型中,设计一种在线的模糊推理算法,使得模糊控制规则可以得到实时在线调整。仿真结果表明:基于规则自校正模糊PID控制器的电液位置伺服系统的性能得到较大改善,既具有PID控制器高精度的优点,又具有模糊控制器快速、适应性强的特点,保证系统具有良好的动、稳态特性。

为获得渐开线齿轮啮合传动时轮齿碰撞力的变化规律,提出基于动力学仿真的渐开线轮齿碰撞力计算方法。建立一对渐开线齿轮啮合传动的动力学模型,给出基于Hertz接触理论的齿轮啮合传动时轮齿碰撞力的计算方法。对齿轮啮合传动时的轮齿碰撞力、x向碰撞力和y向碰撞力的变化规律及其频谱特征进行仿真研究。仿真结果表明齿轮啮合传动时碰撞力的幅值波动显著,轮齿从啮入到啮出,碰撞力从0 kN增加到最大碰撞力后又减小至0 kN,具有明显的周期性;碰撞力频谱中会出现齿轮啮合频率的1倍频和2倍频;x向碰撞力和y向碰撞力幅值波动显著,具有相同的频谱特征,相位相差约90°;频谱中出现齿轮的旋转频率和啮合频率,存在明显的调制现象,其中载波为齿轮的啮合频率,调制波为齿轮的旋转频率。

根据面齿轮传动的啮合原理,给出面齿轮齿根弯曲应力计算的三齿几何模型。采用正交试验法,确定面齿轮的计算参数。通过有限元分析,计算面齿轮齿根弯曲应力;将面齿轮当量成齿条,分析弯曲应力比值与齿宽系数的关系,获得面齿轮齿根弯曲应力的拟合计算公式。研究结果表明面齿轮最大弯曲应力位于齿根部位;沿齿根最大弯曲应力的齿宽方向,其弯曲应力近似呈抛物线分布;面齿轮弯曲应力的比值与齿宽系数近似呈线性分布,平均相对误差为6.17%;齿根弯曲应力对面齿轮的齿宽系数和齿数较敏感,在使用本文给出的拟合计算公式,且当面齿轮齿数小于90且齿宽系数小于3时,计算结果可适当放大5%,以减小齿宽系数和齿面曲率对齿根弯曲应力的影响。

通过改变液压泵的驱动器以调节液压马达转速,并建立了变频液压调速系统的数学模型和仿真模型,设计了3个PI调节器,在此基础上研究液压系统的主要参数对变频液压调速系统动态特性的影响。仿真结果表明该解耦方法可以改善变频液压调速系统的动态响应;液压马达速度响应的稳态时间为0.5s,超调量小于10%;控制腔容积的变化对系统动态特性影响最大,控制腔容积增加,系统的调整时间延长,超调量和振荡次数增加;液压元件的泄漏系数增加将使系统的调整时间延长;负载取值的变化对系统没有明显影响。

为实现挖掘机能量回收研究中作业工况的标准化,构建挖掘机典型作业工况。提出一种基于时间−功率关系的挖掘机作业工况表征方法,建立基于机载传感数据的挖掘机功率需求模型与动臂可回收功率模型,通过对大量作业数据的采集分析构建挖掘机两元作业工况大样本数据库。提出基于动臂运动状态的短循环作业工况划分方法与特征参数,通过K均值聚类算法结合作业工况数据转换建立作业短循环样本空间。采用极大似然估计与马尔科夫链方法构建以3类工况组合为特征的典型作业工况,并对其进行验证。研究结果表明:构建工况的负载最大功率偏差与动臂可回收最大功率偏差分别为7.81%和7.61%,特征参数平均偏差为4.26%,远低于10%的偏差要求。样本空间中动臂势能回收的综合节能潜力为22.56%。构建的典型工况能反映综合实际工况的一般特征,可为挖掘机能量回...

为解决液压挖掘机的约束多目标优化问题,基于进化算法开展强力三角型液压挖掘机的多目标优化设计研究。依据强力三角工作装置的功能特点和挖掘机技术指标,首先,建立强力三角型液压挖掘机的约束多目标优化模型,该模型包含水平推压、平移提升、等力矩提升、挖掘力、推压力和主动液压缸充分发挥比例等目标函数。然后,采用基于推拉搜索的约束多目标进化算法求解该多目标优化模型,并将70 t级的液压挖掘机优化实例结果与当前最先进的7种约束多目标进化算法结果进行比较。最后,基于理想解法从优化求得的非支配解集中筛选得到最终的强力三角型液压挖掘机设计方案,并与其他机型方案主要性能参数进行比较。研究结果表明:约束多目标进化算法能够有效地解决液压挖掘机的多目标优化问题,而多属性决策方法可以帮助设计人员快速、高效地筛选...

针对液压缸正反方向运动特性不一致问题,建立包含死区的电液比例阀控非对称液压缸系统的数学模型,分析外负载变化、液压缸结构不对称对系统特性的影响。根据系统的数学模型得到比例阀开口处于线性区域时系统在任意负载状态下的负载流量特性曲线。研究结果表明：随着液压缸两腔面积比的减小,系统的不对称特性增大;随着压力负载增加,系统的非对称性先减弱后增强;随着拉力负载的增加,系统的非对称性增强;实际负载流量比与理论负载流量比相对误差不超过6%,验证了负载流量特性分析的正确性。

阐述一种液压混合动力垃圾回收车辆的动力传动系统的构成和能量策略；采用整车性能模拟软件GT－DRIVE和自编程序联合模拟计算的方法，建立该液压混合动力垃圾同收车的整车燃油经济性计算模型；根掂指定的运行工况对垃圾回收车的1个工作循环进行模拟，计算得到车辆的燃油消耗量和发动机工作工况点分布：将算结果与原柴油机动力垃圾回收车的结果进行对比分析，研究液压混合动力车辆的燃油经济性。研究结果表明：液胝混合动力技术既能回收利用车辆制动能，又能调整优化发动机的工作点，在指定工况内，最大节油量达43．30％，W此，该技术应用于常停常起_丁况的人质量车辆上具有较强的节油潜力和广阔的应用前景。

为了研究混合链式液压调平机构的举升能力和调平能力等动力学性能,对举升过程中作平动的工作平台的欧拉角微分表达式和变分表达式进行改写,基于拉格朗日法建立调平机构的动力学数学模型,其过程包括采用复数矢量法建立各刚体质心速度方程、推导调平机构的动能方程、基于虚功原理推导调平机构的广义力方程、推导各液压油缸驱动力的动力学解析解。利用MATLAB软件对所建数学模型进行工程实例仿真,分析不同负载下3个液压油缸的驱动力,并对仿真结果进行试验验证。研究结果表明:自动液压油缸驱动力和从动液压油缸驱动力与变幅液压油缸驱动力相比对负载变化更敏感;自动液压油缸驱动力和从动液压油缸驱动力的相对大小由两者的缸筒内径和活塞杆直径决定,所建立的各液压油缸驱动力的解析解既可用于工程设计计算和分析,也可用于机构优化设...