挖掘机工作装置精确的位置控制是实现其轨迹自动控制的基础。提出一种改进粒子群优化算法,应用于液压系统PID参数的优化整定中,把遗传算法中的选择和交叉两种操作方式添加到标准的粒子群算法中形成的混合优化算法,提高了算法的搜索能力。建立具有整定PID控制器功能的仿真平台,使用改进粒子群算法、标准粒子群算法和相位裕度方法对PID控制器进行整定仿真,根据仿真结果,进行了模拟铲斗平地运动试验。仿真和试验结果表明改进粒子群算法整定的PID控制器参数,在电液伺服系统的动态响应和精确的轨迹控制方面有良好效果。

基于液压挖掘机多路阀阀芯与阀腔微观表面的分形特征,通过W-M函数,建立阀芯与阀腔的表面数学模型;通过Matlab软件进行编程,建立各向异性的三维表面形貌模型,并比较不同分形维数对阀芯与阀腔表面形貌的影响。针对阀芯与阀腔间的缝隙流动,建立缝隙流动模型,通过Fluent软件来分析液压油在缝隙中流动时油压和油速的变化。结果表明随着分形维数的增大,阀芯的表面粗糙度呈增大的趋势;液压油在缝隙中流动时,表面粗糙度对压力降有着重要的影响,对流体的流速有一定的影响,阀芯与阀腔的表面粗糙度越大,油液的压力降越大,流速越小。

为了提高挖掘机器人电液伺服系统的轨迹精度,首先,建立挖掘机器人电液伺服系统模型;其次,对遗传算法的种群、适应度函数、交叉概率和变异概率进行改进,设计改进遗传算法的PID控制器,在联合仿真平台上进行了仿真研究,用阶跃和斜坡信号评估控制器性能;最后,搭建挖掘机器人轨迹控制实验平台,采用对挖掘机器人精度要求较高的斜坡作业验证控制器性能。结果表明:相比较于传统的PID控制器和经典遗传算法优化的PID控制器,改进遗传算法优化的PID控制器调整时间短,响应快速,实际动作控制时轨迹跟踪误差最小,可用在挖掘机器人实际轨迹控制中。

异型分压节流槽在分散节流阀口压降集中，减小阀口空化剧烈程度方面具有非常重要的意义。通过分析u型和v型分压节流阀口各自通流截面的水力直径D。，得出了u型节流槽和V型节流槽通流能力方面的差异。通过两种节流槽节流特性的研究发现：对于U型节流槽，当处于较大阀口开度时，其通流能力受到限制，会出现通流性能饱和现象；而对于V型节流槽，其水力直径，J。与阀口开度x具有较好线性关系，并且其流量可控性要好于u型节流槽。另外从异型节流阀口的特点出发，推导了适用于分压节流阀VI的空化特性计算公式，并在此基础上发现当阀口体积流量Q方向相反时，在阀口过流截面上的空化特性是有差异的；当液流体积流量Q从较大过流截面A，流向相对较小的过流截面A：时，在节流主要截面A：附近的空化指数盯要明显大于当体积流量翻转时在A：...

分析了风电叶片模具液压翻转机构的工作原理，给出了保证液压翻转机构实现平稳性翻转的条件和算式，设计了翻转架同步控制系统和算法，实现了两个翻转支架的同步翻转。

以SY235型液压挖掘机的双阀芯多路阀原型为研究对象，建立了挖掘机主泵、单阀芯多路阀、双阀芯多路阀和执行机构等液压模块及整机运动学的联合仿真模型，并以单阀芯SY235C-8M和双阀芯样机SY235C-8S为平台搭建了两个整机实验系统，验证了模型的正确性，并进行了比较分析。结果表明：与单阀芯相比，双阀芯多路阀控制的油缸压力小，功率消耗小；双阀芯系统中的油缸压力在先到达峰值的情况下比单阀芯系统先达到稳态；在位移响应上也是双阀芯系统稍快。

针对挖掘机挖掘工况的复杂性 采用AMESim 以铲斗挖掘为例对挖掘机的多路阀控液压系统进行分析.结果显示： 在铲斗齿尖过垂直位置之前 有杆腔压力一直大于无杆腔压力 在开始阶段液压泵出口压力为0 随着阀芯的移动中位过流面积逐渐减小 系统开始建立压力.

基于W-M函数建立滑阀式液压阀阀芯与阀腔微观表面各向异性的三维形貌模型并建立阀芯与阀腔间缝隙流动模型;运用Fluent软件分析液压油在压差与剪切共同作用下在缝隙中流动时油压和流速的变化。结果表明：当油液在压差与剪切共同作用下缝隙中流动时阀芯表面的剪切力大于阀腔阀芯与阀腔的表面粗糙度越大剪切力的波动程度越大油液受到的阻碍作用越大油液的流速越小;阀芯的表面粗糙度越大其径向不平衡力越加剧从而会造成阀芯与阀腔的磨损加快。

提出了集成利用MATLAB和AMESim对液压系统进行仿真的方法。介绍了AMESim软件的特点;在AMESim中建立了换向滑阀液压系统的模型,对参数进行了初始化设置;然后利用AMESim与MATLAB的接口,在MATLAB中实现了换向滑阀的优化仿真,并在AMESim中显示了仿真后的特性曲线。采用该方法实现了带有V型节流槽的滑阀结构的优化设计,为提高滑阀性能提供了方法和依据。

运用分形理论,研究阀芯微观表面的分形特征。采用W eierstrass-Mandelbrot函数对阀芯微观表面轮廓进行表征;通过结构函数与尺度符合幂律关系,说明液压阀微观表面具有分形特征。运用分形表征曲线,建立微观阀间隙二维横截面模型,使用FLUENT流体软件对具有粗糙表面阀腔间隙的流场进行数值模拟,并且与理想光滑表面的模拟结果进行对比分析。研究结果表明,粗糙的阀间隙所形成的压力降明显大于理想光滑表面所形成的压力降。对阀芯进行改进,增加环形槽。模拟结果表明,带有环形槽的阀芯既能满足粗糙度要求,又能起到比较好的密封保压作用。