根据超高压气动技术规范,结合实际工况,自主设计试验台系统,开发了基于LabVIEW的试验程序,并进行了系统的试验。该试验台由高压气源、控制系统、模拟负载、检测及数据采集系统组成,适用于超高压气动减压阀及容积减压装置。它的成功研制对超高压气动减压技术的研究发挥了重要的作用,有助于超高压气动技术的发展。

为了提高钢铁冶炼的质量,优化高炉顶压的控制方法。以大中型高炉为研究对象,通过分析高炉的工艺流程及影响炉顶压力的因素,构建了高炉炉顶压力的数学模型。在此基础上探讨了一种基于减压阀组调节的高炉顶压控制策略—跟随比例积分微分(tracking proportion integral differential,T-PID)控制。为验证此数学模型和控制策略的有效性,应用MATLAB/Simulink搭建了系统仿真模型,仿真结果验证了该策略的正确性。将该方法应用于某钢1#高炉顶压控制系统,结果表明高炉顶压波动能控制在±3 kPa,具有良好的效果。

本文针对电液比例减压阀输出存在滞环的问题,对其工作原理进行了研究,建立了电液比例减压阀数学模型;采用LuGre摩擦模型描述摩擦力特性,得出了电液比例减压阀滞环与电流速率之间的关系;提出了一种分区间定值补偿方案,对电流速率进行了区间划分,拟合滞环逆曲线得到补偿值。仿真与实验结果表明,分区间定值补偿的方法对电液比例减压阀的滞环补偿效果达50%以上,有效改善了电液比例减压阀的输出特性。

目前新型清洁能源占使用能源的比重日益增高,氢作为一种清洁无污染的能源,作为商用车和乘用车能源的比例越来越高,本文针对氢能源动力汽车供气系统中的关键性元件高压气动减压阀进行了研究。高压气动系统中常用到的减压阀多为先导式减压阀或二级减压阀,本文设计了一种供氢能源使用的小体积、高精度、出口压力稳定的三级减压阀,基于三级减压阀的结构及工作原理建立了三级减压阀的数学模型,应用AMESim数值仿真软件建立三级减压阀的仿真模型,分析了三级减压阀的压力-流量、输出-输入压力特性和三级减压阀加载后输出压力随流量的变化关系等静动态特性,仿真结果显示,通过该减压阀的三级减压,可以将入口压力从70MPa降至1.2MPa,同时三级减压阀的静态特性和动态特性均满足使用要求 。

针对以往采用压电作动器的减压阀必须采用压力传感器的不足,提出一种先导式比例减压阀.该阀采用压电作动器控制先导阀阀口开度,与先导供油器的固定节流孔形成分压作用,实现对先导压力的控制,进而控制主阀实现对主阀出口压力控制.对减压阀进行结构和原理分析,建立数学模型;用Simulink仿真分析结构参数对静动态特性的影响.采用调零弹簧将最低可控压力向下扩展到0;设计三台肩式阀芯结构,通过流场分析验证了该结构有效地减小液动力;根据仿真结果选择恰当的反馈阻尼孔尺寸,保证减压阀的动态特性.所设计的减压阀无须测量压力并闭环即可实现减压功能,具有良好的调压范围、调压精度,能实现快速稳定动态响应.

自行设计了一种超高压气动比例减压阀,该阀的先导气流引自主阀的进气口,流经压力调节腔排入主阀的排气口;以比例电磁铁作为先导级控制元件,采用电反馈闭环控制,输出压力在8～25MPa连续可调.通过建立系统的非线性数学模型,分析减压阀的动态特性及结构参数、控制器参数的影响,并利用Matlab进行了仿真.结果表明,该阀在设计压力范围内具有较好的压力特性;PI参数固定的控制器不能同时较好地满足阀在较高和较低输出压力下的控制要求;调压腔的体积是影响阀动态特性的重要因素,增大调压腔的体积是减小输出压力振动幅度、提高输出压力精度最为有效的方法.

三通式比例减压阀因其较高的性价比和易维护性而成功应用于水下远程遥控机器人的螺旋桨推进器控制。然而三通比例减压阀内部压力反馈结构复杂,存在死区和液动力等非线性因素,易受螺旋桨负载特性影响而引起压力振荡。根据主阀力平衡方程、压力流量方程和螺旋桨负载特性建立系统数学模型,并在减压阀的稳态工作点附近进行模型线性化,通过开环伯德图和闭环频响曲线分析特征参数对阀稳定性的影响。理论分析和试验结果表明,增加阀口流量压力系数和马达泄漏系数可有效提高负载环节阻尼比和稳定裕量,系统稳定性得到显著改善。

为解决纸张放卷过程中断纸、跑偏等问题,将气动技术应用到纸张放卷装置中,开展了纸张恒张力控制过程分析,提出了采用气缸浮辊位移的变化来检测纸张中的张力变化的方法,结合变速积分PID控制算法,完成了对纸张的恒张力控制。设计了以MCS-51单片机为主控芯片,位移传感器为反馈环节,电控气动比例阀为执行机构的气动张力控制系统。系统运行结果表明,气缸浮辊位移变化能快速响应张力变化,具有稳定性好、位移偏差低、控制精度高、鲁棒性强等优点,对收放卷系统恒张力控制具有重要的借鉴意义。

介绍了减压阀、比例阀、过滤器、LAVAL管以及流量控制元件在气力输送供气管道中的选择;分析了其主要性能、设计计算和选用时应注意的问题。

列车制动系统是保证列车安全运行的关键技术,更加精确快速的控制列车管和制动缸压力都对机车制动控制系统提出了更高的要求。以HXD2电力机车中使用的新型制动机为基础,利用减压阀、高速开关电磁阀、压力传感器、经典PID控制的方式,以AMEsim软件为平台搭建机车列车管预控压力控制系统(即均衡风缸压力控制),并分别仿真分析机车在充风缓解、初制动、全制动(制动区)、紧急制动4个关键制动工况下对列车管预控压力的控制特性。