电液比例溢流阀是深海远程控制和高精度控制的关键元件之一,笔者对其在深海下润滑方式、控制特点以及动态特性的进行了研究。基于混合润滑和粘性阻尼模型,针对深海极端工况特点,采用经典控制理论对深海溢流阀进行了建模和仿真,并在拟深海极端环境的高压模拟舱对其进行了试验研究。仿真计算和试验结果表明水深环境外部压力的增大引起工作介质的粘度增加,导致溢流阀在大深度深海时动态特性变坏,从而得出了低粘度工作介质和低液压阻尼是深海液压控制系统性能设计中需考虑的重要因素之一。

通过对电力、气压、液压深海动力源进行比较,重点论述了深海液压动力源的两种类型油压驱动和水压驱动,概括了各自的特点及应用领域。介绍了深海驱动电机的结构形式及一种直浸式深海直流无刷电机的结构实例。液压源是深海动力源的主要部件之一,分别从油压和水压两方面介绍了其国内外发展概况。油压驱动主要以闭式集成液压动力源为例,并介绍了液容、液感两种储存压力能的驱动方式。海水液压驱动由于其节能、不燃烧、无污染等特点,广泛应用于海洋领域。最后,分别就油压和水压驱动两方面总结了深海液压动力源研究的几个关键技术问题。

压力补偿式柱塞泵可较好地适应深水极端环境,但深水极端环境会使柱塞副的润滑特性发生改变,影响其水下工作性能和应用范围。以压力补偿泵柱塞副油膜的润滑特性为研究对象,考虑深水温度、压力等环境因素对黏度、密度等介质属性的影响,建立深水环境下柱塞副油膜的数值模型,提出在柱塞偏心方向采用坐标轮换寻优和有限差分离散有机结合的方法求解柱塞副膜厚等表征润滑特性的参数。结果表明,在水深1000 m,主轴转角约90°时,柱塞副油膜出现小于1μm的极薄区域,且压力极差达80 MPa。改变主轴转速和斜盘倾角时,泄漏量和轴向摩擦力的变化较大气工况下更显著。不同水深下,轴向摩擦力与水深间呈正相关变化,泄漏量的变化则相反。相关研究可为深水环境下泵柱塞副的设计和开发提供有益参考。

针对变负载下接触环境刚度不确定时液压驱动机器人末端执行器动态性能差的问题,提出了基于时间-误差绝对值积分控制器(ITAE)的液压串联弹性执行器(SEA)动态位置控制方法。首先,根据液压缸的流量连续性方程和活塞与负载的动力学方程,以负载与活塞的位移、速度及负载压力差作为状态变量,运用状态空间法建立液压SEA的五阶状态空间模型;然后,考虑系统带宽、阻抗和重载工况对串联弹簧刚度的不同要求,确定出串联弹簧刚度范围,兼顾系统的快速响应性和稳定性,对时间与误差的绝对值乘积积分,构建基于ITAE的控制器;最后,采用ITAE控制器实现变负载下液压SEA动态位置的精确控制。仿真实验结果表明:在纯惯性负载下,ITAE控制器相比基于灰狼优化的PD控制器(GWO-PD控制器),响应速度快12.5%,稳态误差减小93%;在纯惯性-复合负载切换工况下,当串联弹簧刚度变化时,IT...

针对深海环境下柱塞泵的快速响应性能变差的问题,提出将Lyapunov-MRAC策略用于深海泵压力控制系统中的方法。将海平面下的深海泵数学模型视为参考模型,以不同水深下的泵模型为实际被控模型,并由此设计深海泵压力控制系统的Lyapunov-MRAC控制器,并计算控制律。对搭建的控制系统给定不同的输入信号进行仿真实验分析。仿真结果表明,系统输出偏差随时间增加而不断降低,被控模型具备良好的跟随参考模型变化的能力;控制器参数对系统控制性能具有一定影响,当增大输入信号幅值,被控系统的最大输出偏差由1.2升至1.5,表明控制系统初期控制精度降低;稳定时间由0.8 s缩短至0.5 s,提高了稳定速度;而增大控制系统的增益值,则能同时提高系统的初期控制精度及稳定速度。阶跃响应结果表明,系统控制误差随时间增大由13.5%而不断减小为0,即控制精度不断增大;被控...

为研究变深下液-固-气三相复合作用时油液介质等效刚度特性,建立变深下含气量模型并分析其变化规律,获得浅（0~830 m）、中（830~2 000 m）、深（2 000~7 000 m）海层下油液介质变刚度模型。对模型计算结果进行误差分析,得到其最大误差分别为1.74%、1.92%,验证了模型的合理性。综合上述模型,建立以水深为变量的油液介质变刚度模型,以Tellus VG 32液压油为例,分析各海层下介质等效刚度的变化规律。结果表明：各海层下介质等效刚度分别以1.997、0.119 9、0.043 7 MPa/m的速度变化,即呈急剧增加、缓慢增加、渐进增加的变化规律;在浅水层下环境压力对油液介质等效刚度起主导作用,在中水层下海水温度对油液等效刚度的影响增强,但总体上环境压力的影响仍大于海水温度,在深水层下,两者变化对油液等效刚度影响甚微。

滑靴副的润滑特性直接影响柱塞泵的效率和使用寿命,油膜厚度和承载力是衡量其润滑特性的重要指标,为此开展柱塞泵滑靴副的润滑特性研究。基于油室压力反馈模型,求得最佳油膜厚度,计算滑靴密封带处油膜压力分布;再通过建立滑靴副流道模型,进行流体仿真验证压力计算数值模型。通过数值计算和流体仿真得出结论：密封带处油膜压力呈环形分布,且随半径的增大逐渐减小,当负载压力增大时,密封带处压力也随之增大,油膜承载力提高。理论模型和数值分析揭示了轴向柱塞泵滑靴副油膜承载能力的变化规律,为液压源的设计和开发打下理论支撑基础。

针对挖掘机工作装置下放时大量势能转化为热能的问题,提出了一种以液压蓄能器为储能元件同时实现势能回收和流量再生的新型动臂节能系统。首先分析了其系统构成和运行机理;然后建立了工作装置机械结构模型和各个元件的数学模型,对动臂下放工况的速度等参数进行了数值仿真,由此计算出系统回收的能量和再生的流量等;最后,通过对系统运行过程和能耗进行分析。结果表明：该系统可显著提升节能效果,运行状况良好,是挖掘机节能减排的有效途径。

为实现高空作业平台上臂举升过程中正、负向负载间的平稳切换，该文开展双向平衡阀系统的建模分析和稳态控制压力研究，基于AMESim下的参数化仿真，研究负载、供给流量等稳态输入量变化对阀控制压力的影响，同时对结构参数变化时阀动特性响应性能进行分析，为双向平衡阀回路的设计和开发提供了参考。

介绍一种应用于深海液压源控制的电液比例压力阀的组成结构和工作原理，建立压力阀深海环境下的稳态控制数学模型，通过试验研究获得不同环境压力下压力阀的控制特性曲线，结果表明与理论分析结果基本吻合，进而说明了模型的合理性及压力阀对深海环境具有很好的适应性。