针对液压机械伺服系统正向设计的难点,提出了液压机械伺服系统可控流路的基本概念和理论。通过建立状态空间模型,采用闭环系统分析法及液压机械伺服系统可控流路概念,提出了单腔和串联式双腔两种基本结构的可控流路设计方法;在此基础上,以燃油伺服等压差控制系统的正向设计为典型算例,应用提出的可控流路设计方法进行了系统性设计。仿真结果表明,燃油伺服等压差控制系统静态误差为0,动态调节时间不大于0.01 s,超调量不大于10%,相角裕度大于45°,正弦波动输入信号的干扰下具有鲁棒抗干扰性能。

针对液压机械式压差伺服系统正向设计的难点,提出压差伺服系统的差分进化H∞优化设计方法。通过建立状态空间模型,并设计差分进化H_∞频域优化指标,提出一种压差伺服系统的动态设计方法;在此基础上,完成了压差伺服系统镇定、伺服控制规律的优化设计,并进行系统级仿真。仿真结果表明,压差伺服系统稳态特性满足0.92±0.01 MPa,静态误差小于1%,动态调节时间小于0.01 s,超调量小于10%,相角裕度大于70°,20 Hz正弦波动输入信号的干扰下具有鲁棒抗干扰性能。

提出了一种识别线性时变结构瞬时频率的方法。先将二阶振动微分方程改写为一阶状态方程;再利用Daubechies小波尺度函数,对结构的自由响应信号进行投影,并基于尺度函数的正交性,将状态方程解耦为线性代数方程组;最后求解方程组确定等效的系统转移矩阵,通过特征值分解识别出系统的瞬时频率。以悬臂梁和三自由度密集模态结构为仿真算例,识别了突变、周期变化和线性变化三种情况下的结构瞬时频率,从而验证了该方法的正确性和有效性。

基于状态空间和小波理论提出了时变系统的参数识别方法。该方法将线性时变系统的二阶振动微分方程转化为状态空间里的一阶微分方程组，再对系统的自由响应数据进行小波变换，利用小波尺度函数的正交性，又将一阶微分方程组的求解转化为线性代数方程组的求解问题。识别出等效的系统转移矩阵，再利用特征值分解，可以得到系统的模态参数，然后将等效的系统转移矩阵与实际物理模型中的质量、刚度和阻尼矩阵对照，识别出系统的刚度和阻尼矩阵。以4层楼房剪切模型为例，对突变、线性变化和周期变化3种情形下的时变参数进行了识别，仿真算例验证了该方法的正确性和有效性。

调距桨属于舰船推进装置,其液压系统用于改变桨叶的螺距角度,使舰船在航行时可以灵活地改变航速、航向。为了解决调距桨达到指定信号时,超调量过大、响应时间过长的问题,对调距桨液压系统进行抽象建立数学模型,采取模型预测控制(MPC)的算法,对系统输出结果和跟踪信号进行分析,实时滚动优化控制器参数,最终设计出基于模型预测的调距桨控制器。在Matlab/Simulink环境下根据调距桨的实际运行工况,选择跟踪信号和阶跃信号两种情形下对MPC和PID控制器进行对比仿真实验。结果表明,MPC比PID控制器具有更好的准确性和响应速度,累积误差明显小于PID控制器。该控制器能够使调距桨快速达到预期响应,航行的及时性得到保证,可满足调距桨控制系统应用要求。

变转速泵控液压缸系统转速或负载大范围变动导致的液压系统参量非线性变化,可使基于线性模型设计的控制系统出现控制参数不合理、精度不稳定,甚至控制失稳等问题,本文通过分析典型变转速泵控液压缸系统的状态空间,提出了一种多模型自适应PID(Multi-model adaptive PID,MMA-PID)控制方法。该方法根据系统压力的改变引起的油液体积弹性模量的非线性变化,用多个线性子模型分别描述系统行为,并针对每个子模型,单独设计一个合理的控制器。控制过程中,通过卡尔曼滤波器分别估计各个子模型的输出权重系数,并将所有子模型控制输出加权融合作为系统最终的控制输入。仿真和实验结果表明,在工况大范围变化时,多模型自适应PID控制相较于传统的PID控制,能更好的适应系统参量的非线性变化,具有更好的控制效果和动态性能。

以M250A普通内圆磨床液压夹紧回路为例,建立了描述夹紧回路动态特性的状态空间数学模型,并在MATLAB/Simulink环境下建立其仿真模型,应用计算机仿真的方法,研究了不同的容腔体积和油液的体积弹性模量对夹紧回路动态特性的影响。结果表明：从超调量和过渡时间的角度看,容腔体积和油液弹性模量对回路动态响应的影响具有两面性。

用状态空间法对液压动力转向器的动态过程进行了建模与仿真，并对参数变化时的仿真曲线进行了分析，得出了有益的结论。

通过对内蒙古某炼钢厂连铸机动态轻压下液压压下系统的研究，根据现代控制理论，在分析连铸机工作特性的基础上，建立了电液位置伺服系统的状态空间模型，设计了系统的二次型最优控制。仿真结果表明，系统具有良好的动态品质和跟踪性能。

针对在液压破碎锤控制和故障监控领域建立系统动态模型的需要，文章研究了基于状态空间模型的数字子空间状态空间系统辨识（N4SID）方法，并在某种新型液压破碎锤上进行了仿真实验，结论表明，该方法可以较准确地辨识新型液压破碎锤的系统模型。