在线辨识轴向柱塞泵磨损状态对保证液压传动与控制系统的稳定可靠运行具有重要意义,但实际工况下的辨识性能受强噪声干扰。磨损状态辨识模型能通过对抗训练增强抗噪声鲁棒性,但庞大的参数量限制了其在边缘计算设备上的应用。为了兼顾抗噪声鲁棒性和模型体量,提出了一种基于对抗蒸馏的磨损状态在线辨识轻量化方法,设计了基于一维卷积神经网络的学生模型和教师模型,学生模型生成对抗样本作为知识迁移数据集,并通过知识蒸馏学习教师模型的鲁棒特征知识。通过故障注入、对比实验和消融实验,表明所提方法能兼具抗噪声鲁棒性强和模型结构轻量的优势。通过边缘部署和在线验证实验,验证所提方法能实时准确地辨识轴向柱塞泵磨损状态。

水下液压机械臂是用于水下特种作业的重要装备。目前控制液压机械臂进行水下作业时主要基于视觉反馈来确定作业位置,由于摄像头畸变、水流干扰等存在多种作业误差,容易在抓取、定位等作业时产生卡滞、楔紧等问题,严重影响作业效率和安全性。对此,提出了一种面向水下液压机械臂的主被动柔顺控制方法。通过末端夹具设计,补偿定位误差和偏转误差,实现被动柔顺;基于虚拟解耦控制方法建立精确位置控制器,结合接触力观测器和变阻抗控制,实现主动柔顺。实验验证了主被动柔顺控制的有效性,为水下液压机械臂的安全柔顺控制作业提供了参考。

优先阀作为飞机液压系统的一种重要控制元件,一般用于在液压系统供油压力较低时,优先保证主飞控系统的供油,其稳定性是飞行安全的重要保证。然而,飞机液压系统中仅存在压力传感器,传统诊断方法难以应用。为此,提出了一种用鲸鱼优化算法优化卷积神经网络与双向长短期记忆网络的故障诊断算法。以优先阀进出口压差信号为依据,利用卷积神经网络与双向长短期记忆网络融合算法提取故障特征,并通过鲸鱼优化算法优化超参数,避免所提算法陷入局部最优。通过AMESim与MATLAB多学科联合仿真,结果表明该方法在复杂工况下的平均诊断准确率超95%;与现存方法相比,其在诊断精度和稳定性上有显著提升。

针对轴向柱塞泵吸排油过程发生空化带来流体激振力大,甚至造成严重的局部气蚀破坏问题,使用用户自定义函数和动网格法对柱塞泵的动态运动过程进行模拟。通过柱塞泵空化流激振动特性实验,对比分析柱塞泵空化流激振动响应特征,获取轴向柱塞泵空化流动及其诱导振动的作用机理。结果表明柱塞腔内气体体积分数随缸体转角变化呈周期性振荡,空化现象主要集中在泵的吸油区;当缸体转角处于吸排油交替区时,柱塞腔内压力场出现负压现象,气泡在流体射流的方向上扩散,形成明显的局部空化云;柱塞泵空化流激振动频谱与流体脉动载荷频谱重合,直接影响柱塞泵壳体振动的幅值,成为柱塞泵壳体振动响应的主要诱因。

大范围变海深环境下液压系统介质黏度变化及关键零部件形变明显,会对齿轮泵容积效率产生影响。为了研究齿轮泵在深海环境下容积效率的变化规律,建立了海深与齿轮泵容积效率的数学模型,通过理论和仿真分析了在不同海深下的齿轮泵的容积效率。结果表明随着海深的增加,齿轮泵的容积效率逐渐增大。在海深达到11000 m的极限超高压的环境下时,转速以及温度的变化对齿轮泵容积效率影响较陆地更加明显。研究结果为深海齿轮泵优化提供了相关的理论依据,对水下液压元件和液压系统的设计具有一定的参考意义。

针对目前国内研制的液压可控震源系统可靠性差、控制技术落后等问题,以电液伺服可控震源为研究对象,应用ADAMS软件建立系统动力学模型,应用MATLAB软件建立液压系统和控制系统模型,从而得到系统联合仿真模型。采用迭代学习控制方法提高系统的响应性能,改善系统对期望信号的跟踪精度。结果表明,搭建的联合仿真模型正确可行,提出的控制方法能够明显提高系统的跟踪性能以及抗干扰鲁棒性。

双层方孔滤网作为航空燃油系统主要抗污元件,其过滤特性对航空燃油系统的可靠性具有重要影响。综合运用CFD-DEM耦合方法与可视化试验,研究方孔双层滤网动态过滤过程和流速、流量脉动对滤网过滤效率的影响。结果表明受支撑网的影响,双层滤网精度提高,表面介质过滤和小于网孔颗粒成群卡滞网孔是滤网过滤初期的主要存在形式,滤网过滤中期逐渐形成颗粒层;流速对滤网过滤影响较小,敏感颗粒的过滤效率出现轻微波动,流量脉动对滤网过滤效率影响显著,脉动频率和幅值越大,滤网过滤效率越低;研究结果为方孔滤网的设计选型提供了有益的参考。

为研究水基轴向柱塞泵织构化柱塞副的润滑及承载特性,建立了轴向柱塞泵AMESim仿真模型,得出单柱塞往复速度、有效织构区长度与其腔内压力特性间的对应关系。建立织构化柱塞副的简化CFD润滑及承载力模型,分析了单周期内织构单元的压力云图、压力分布曲线及承载力特性曲线,研究了织构半径、深度及形貌对柱塞副润滑及承载特性的影响。结果表明柱塞表面承载力曲线与柱塞腔压力脉动及压力梯度曲线的规律较为一致,在高压区柱塞承载力高,呈出与压力梯度曲线相应的波动式下降特征,而低压区柱塞承载力较低;仿真条件下,增大织构半径及深度均有助于提高柱塞表面承载力,且织构形貌对承载力影响较大,承载力由高到低的形貌依次为圆柱形、球冠形、菱形、方形和三角形。此外,织构收敛楔和发散楔开口大小分别对织构单元的正压核心和负压核心区...

针对目前高速开关阀控制器存在驱动电压幅值不可调、驱动电压不稳定、体积大等问题,提出一种自适应可调双电压控制器。首先,为了降低控制器输入电压波动对输出驱动电压精度的影响,提出一种融合低压差线性稳压技术和电压闭环的稳压方法,将输出电压稳态误差控制在0.1 V以内。其次,通过实验辨识法研究供油压力与临界启闭电压的动态映射关系,以获取自适应系数,并将其作为电压控制脉冲宽度调制占空比,进一步借助低通滤波技术实现自适应电压的平均值输出。最后,采用双稳态并联降压电路和双面电路拓扑优化方法,来缩小控制器体积尺寸,并实现散热效率最大化。结果表明,自适应可调双电压控制器可以同时驱动四个高速开关阀,且工作频率达到100 Hz以上,线性占空比区间为0.3~0.7,具有高动态、低功耗、强扩展性等优势。

气缸的运行速度由回路调速阀控制,缓冲装置吸收的能量受缓冲阀影响,将两阀按照一定的开度关系进行调整,可获得较好的缓冲状态,提升气缸工作效率。搭建气缸缓冲实验台,进行缓冲实验,寻找两阀圈数的对应关系。建立相应的AMESim气动仿真模型,给出不同开度下气缸的缓冲效果。采用声速放气法测量气动元件有效节流面积,得到有效缓冲时缓冲阀与回路调速阀的面积匹配关系。结果表明只有部分调速阀开度可以获得有效缓冲状态,缓冲阀仅能在特定的小范围变化,缓冲难以调整,可依据研究给出的两阀面积匹配关系图,快速调定缓冲。