现有的阀控锚杆钻机系统存在严重的节流与溢流损失,导致整机效率低下,为解决这一问题,提出了一种新型闭式泵控锚杆钻机系统。通过理论分析与联合仿真结合的方法,首先,对比研究了新型锚杆钻机与阀控锚杆钻机的能耗特点;其次,设计了一种基于压力反馈的自动调速方法;最后,针对泵控系统非线性严重、控制精度低的缺陷,设计了模糊自适应PID来对推进油缸进行闭环位置控制。结果表明,与传统的阀控锚杆钻机相比,新系统的动力源功率显著降低、整机效率获得了大幅度提高,节能效果显著;回转马达可依据压力的变化实现自动调速,误差不到1%;与PID控制相比,采用所设计的模糊PID,稳态时,可使钻机的定位误差减小70%以上。

针对汽车起重机阀前补偿负载敏感(LS)系统预设泵压力裕度带来的能耗问题,以及系统流量饱和时对变幅伸缩机构进行复合动作带来的操控性问题,提出了一种基于变转速的电液流量匹配控制系统和一种抗流量饱和控制算法。首先,分析了负载敏感(LS)系统的工作原理,并提出了一种应用于汽车起重机的变转速电液流量匹配控制系统;然后,分析了变转速电液流量匹配控制系统的工作特性和能耗特性,并设计出了一种抗流量饱和控制策略;最后,利用AMESim软件搭建了负载敏感(LS)系统和电液流量匹配系统的仿真模型,并对系统的节能和抗流量饱和特性分别进行了仿真分析。研究结果表明:相比于负载敏感(LS)系统,变转速电液流量匹配系统节能5%~7%,且在系统流量饱和时,变幅伸缩机构的流量可根据各联主阀的开度比例分配,提升了复合动作的协调性。

为克服内燃机驱动液压挖掘机动力源能效低、排放差、噪声大的问题,提出一种纯电驱负载敏感系统,采用变频异步电机作为动力源,为克服电动机高速轻载、液压泵小排量工况效率低的不足,设计了基于“排量预值”的转速-排量复合控制方案,尽可能使液压泵处于大排量状态,在流量高动态变化时,采用变排量控制,克服电动机动态响应的不足。构建了3种驱动方案下液压挖掘机机电液联合仿真模型,以动臂单动作及工作装置复合动作进行研究,对比分析不同驱动方案下液压挖掘机能耗特性,并分析“排量预值”对设计方案能效的影响。相比柴油机驱动和定速电机驱动,转速排量复合控制方法可以分别节约成本约63%和38%,随着“排量预值”的增大,纯电驱液压挖掘机的运行成本逐渐降低。

为研究工艺参数与FDM3D打印机能效耦合的复杂机理,提出一种基于田口法的FDM3D打印机工艺参数能效优化方法。通过设计田口法实验,采集了FDM3D打印机加工过程的能耗以及加工时间数据。采用信噪比分析实验数据,确定能耗和加工时间与工艺参数的关系。研究显示在实验范围内,较低的热床温度和喷头温度,以及较大的打印速度和分层厚度,可大幅减少FDM打印时间,有效降低FDM打印能耗。针对自行研制的FDM3D打印设备,分别给出了面向最高能效和最高打印效率的优化工艺参数组合。

熔融沉积技术(Fused Deposition Molding,FDM)在3D打印领域应用广泛,其能耗特性尚不明确,因此进行了FDM3D打印机工艺参数对能耗的影响研究。通过设计响应曲面实验,采集了FDM3D打印机加工过程的能耗数据。利用实验数据生成响应曲面并作降维处理,分析各个工艺参数对能耗的变化趋势的影响,即随着热床温度的升高则能耗上升,随着打印速度、分层厚度的增大则能耗降低。获取较低的能耗需要尽可能地减少待机和加工时间,一方面要选择合适的热床温度和喷头温度,另一方面选择较大的打印速度和分层厚度。

为提高电磁主动悬架可靠性，将液压阻尼器与线性电机并联。首先建立了电磁主动悬架动力学模型；随后设计了双环控制系统，外环为LQG控制下的车辆动力学控制，内环为电流跟踪控制，并采用粒子群算法确定了不同控制目标下的加权系数；然后分别以乘坐舒适性和行驶安全性为控制目标，研究了不同控制目标下阻尼系数对动力学性能和能耗特性的影响规律，结果表明：时城内，阻尼系数对LQG控制下的电磁主动悬架动力学性能无影响，但其能量消耗随着阻尼系数的增大先减小后增大，为此分别确定了cs=1000Ns／m作为乘坐舒适性为控制目标下的阻尼值，cs=2000Ns／m作为行驶安全为控制目标下的阻尼值。频域内，无论是以乘坐舒适性为控制目标，还是以行驶安全为控制目标，阻尼系数都会使得乘坐舒适性有所恶化，而行驶安全性得到改善。

随着飞机功率电传技术的发展,电静液作动器(EHA)对液压轴向柱塞泵提出了高功率密度的要求,轴向柱塞泵不可避免地向着高压高转速方向发展。在更高参数要求下,了解能耗分布特性有助于针对性地改进泵的性能。对高转速的轴向柱塞泵进行性能测试,将功率损失分成容积损失、搅拌损失和摩擦损失三个部分,在不同转速和压力等级下,分析其分布特性,并对测试物理量的不确定度进行分析。测试结果表明,摩擦损失是造成功率损失的主要原因,在泵的设计过程中应考虑使摩擦副在工况范围内得到充分润滑,以期提高效率。另外,测试中某些工况下存在着较大的不确定度,为了避免这类情况在选择传感器量程时应该更接近测试数值大小。

分析了铝型材挤压机的能耗特性,明确了变量泵容积调速挤压机生产过程中的基本能量流。基于功率键合图对液压系统的能耗特性进行建模,然后推导出状态方程,采用Simulink仿真软件对其动态特性进行仿真。将仿真结果与采集到的实验数据进行对比,从而验证了模型的可靠性。仿真分析了挤压机液压系统的能耗分布特性以及工艺参数对能耗的影响。结果表明：造成变量泵容积调速挤压机效率不高的主要原因是溢流能耗损失,次要原因是变量泵效率低,可通过降低或取消泄压阀的溢流损耗或者采用其它的变流量传动方式来实现挤压机液压系统的节能降耗。在保证铝型材品质的前提下提高挤压速度,有利于降低能耗和生产成本。

为了提高汽车转向系统的工作效率,利用在典型路面条件下获得的实验统计数据,详细分析了传统中位开式液压转向助力系统的能量消耗.简单介绍了四种不同工作原理的节能型转向助力系统,提出了未来转向助力系统节能研究的目标.

为了提高汽车转向系统的工作效率利用在典型路面条件下获得的实验统计数据分析了中位开式和中位闭式两种液压转向助力系统的能量消耗.经过对4种不同工作原理的转向系统的经济性和环境适应性的评价指出电动中位闭式系统在节能方面具有明显的优势但在工程应用中仍有不少技术问题需要进一步解决.