针对起落架作动筒磨合与寿命实验台阀控缸力加载系统瞬态和动态加载精度较低,不能满足载荷谱精度要求从而影响作动筒安全性与可靠性判断的问题,从控制算法出发,提出一种具有更高精度及抗干扰能力的改进非线性自抗扰控制算法(Improved nonlinear active disturbance rejection control,INADRC)。首先,建立电液伺服力加载系统AMESim/Simulink联合仿真模型。其次,设计INADRC控制器并使用遗传粒子群算法对其参数寻优。最后,通过对3种目标跟踪信号仿真和实验来验证控制器性能。仿真及实验结果表明,改进非线性自抗扰控制相比于PID控制、非线性自抗扰控制和其他改进非线性自抗扰控制,平均精度分别提升了4.15%,1.15%和0.65%,体现出伺服力瞬态和动态加载精度高、抗干扰能力强的特点。

针对液压系统在极端工况下非线性特性明显,运行稳定性差的问题,采用了AMESim多学科仿真软件,对多能域耦合闭式液压系统进行了物理建模,通过对典型闭式泵控马达液压系统模型的仿真分析,研究了在不同油液含气量及温度工况下,油液粘度与有效体积弹性模量的变化对闭式泵控马达液压系统稳定性的影响规律;同时,进一步设计了机电液一体化实验平台,对不同含气量、温度工况下,负载阶跃上升与转速阶跃下降激励时的系统稳定特性进行了验证。研究结果表明:油液含气量和温度对闭式液压系统输出稳定性的影响较为明显,随着含气量增加,液压马达转速的超调量随着负载阶跃上升与电机转速阶跃下降,分别增加0.12%和0.18%,系统稳定性减弱;随着温度升高,液压马达转速的超调量分别减小0.09%和4.68%,稳定性增强。

基于修正后的Archard磨损方程结合间隙泄漏理论建立活塞密封磨损泄漏映射模型,利用Workbench有限元软件分析了活塞密封圈不同磨损程度对密封性能的影响及油液压力变化对密封泄漏的影响规律。结果表明:随着密封圈磨损程度增加,主密封面最大接触压力减小而密封宽度增大,液压缸内泄漏量呈指数级增加。该研究对活塞密封磨损状态评估与监测具有重要的理论指导意义。

为在线监测液压系统的运行状态及功率匹配信息,识别其在典型工况下的功率匹配关系,以变转速泵控缸液压系统为例,基于多源信息融合思想,提出了李萨如图和功率圆图的动态功率匹配图示化监测方法。基于LabVIEW开发了测控程序进行变工况下的功率软测量,验证并分析了系统的能效特性。结果表明:恒定转速下,系统总效率随负载增大先升高后降低;阶跃加载时,系统存在功率冲击;溢流工况下,系统总效率为0;恒定负载下,系统总效率随转速增大先升高后降低;电

为了对液压马达的泄露,柱塞排量特性,马达扭矩特性方面的分析,同时补充关于液压系统中马达的仿真研究直接利用模型库模型进行搭建的不足,运用Amesim软件对定排量两配流窗口轴向柱塞马达进行了建模和仿真分析。在恒流量油源工况下探究其进出油口相通以及在不同惯性负载情况下,马达输出扭矩特性的变化规律。通过对仿真模型的分析,在之后配流方式的分析和改进阶段,能够有效便捷地发现各参数变化对两配流窗口马达的作用和工作性能的影响,同时可为四配流窗口轴向柱塞马达的配流方式以及配流结构设计提供参考。

为解决泵控非对称缸两腔所需流量不相等的问题,在轴向对称柱塞泵的基础上,提出一种能够平衡非对称缸流量差的变量非对称泵控缸闭式方案。通过控制变量非对称泵的斜盘角度实现对非对称缸的运动方向与两腔流量的控制,并将其应用于负载敏感液压挖掘机动臂回路中。为分析该方案的可行性,利用AMESim软件建立系统仿真模型。通过仿真分析,对比了变量非对称泵控系统与传统负载敏感阀控系统动臂运行特性和能耗特性。结果显示,采用变量非对称泵控系统动臂运行更加平稳,能耗降低36.9%。

参考回转机构双控马达回路原理,搭建了四配流窗口轴向柱塞马达。结合现有的两口马达结构和仿真模型,利用AMESim构建了四口柱塞马达的物理仿真模型,并搭建了简单的油液回路,包括蓄能器等构成的能量回收部分,模拟挖掘机回转机构。对模型参数进行合理的设置,分析了柱塞马达仿真模型的各项特性及负载特性。仿真结果表明,四配流窗口轴向柱塞马达运行正常,对回转能量回收有一定效果,对节能方案的创新有一定的参考。