在多级压力源切换系统的基础上,结合负载口独立控制技术提出了两级压力源切换负载口独立控制系统。首先给出了该系统的组成原理,提出了在阻抗工况下的位置-压力复合控制方法以及在超越工况下的单腔位置控制方法;其次采用机理建模的方法,建立了包含泵源、阀矩阵、比例阀、执行器、负载及蓄能器能量回收的能量传递模型;最后搭建实验系统对该系统能耗特性进行了实验研究。实验结果表明:与传统单压力源液压控制系统比较,两种系统位置控制精度相近,且两级压力源切换系统在阻抗工况下具有节能潜力,并在超越工况下具有能量回收的功能;在阻抗工况,两级压力源切换系统的输入总功比单压力源系统节能约10%,在超越工况时能够回收并储存负载所做功,不同工况下的回收率均在70%以上,从而验证了该系统在控制与节能方面的可行性。

管片拼装机是盾构机的重要组成部分,一般采用液压驱动,其动态特性及控制性能直接决定盾构机的施工效率和安全。负载口独立控制是液压领域中一种新型控制技术,其基本原理在于液压控制回路中的进油口和出油口相互独立调节,增加控制自由度,提高系统的控制性能。分析了负载口独立控制双阀芯比例多路阀的结构及工作原理,总结了负载口独立控制系统的工作模式、特点与优势,试验验证了流量压力复合控制功能。测试了负载口独立控制在盾构机管片拼装机中的定位及微动控制性能,试验表明负载口独立控制液压系统满足管片拼装机的平稳和高精度控制施工要求。

传统负载敏感系统在多执行器复合运动而执行器负载差别较大时系统效率低，为改善系统效率，研究新型负载口独立控制负载敏感系统模式切换控制器的设计方法.通过理论推导对比承受轻、重负载执行器支路在不同工作模式下的能耗特性，以减少系统能耗为准则得出不同支路的工作模式选择标准及模式切换的控制方法，并通过实验方式验证所提出的模式切换方法的有效性.模式切换控制实验中执行器速度控制平稳，背腔压力波动小而且维持在低压值，改善了系统的节能性能.研究结果表明，模式切换方法切实可行，负载口独立负载敏感系统在保证系统速度控制特性的前提下，能够进一步提高系统的节能性能.

针对传统挖掘机动臂液压系统能耗大、势能利用低等问题,以挖掘机动臂为研究对象,设计基于负载口独立控制的动臂液压系统。在主动型负载工况缩回工况下,对动臂液压系统进行了压力-流量特性分析,获得阀口开度与活塞杆速度的关系;采用机械动力学仿真软件ADAMS和液压系统仿真软件AMESim,分别建立传统动臂液压系统和基于负载口独立控制的动臂液压系统联合仿真模型,并对2种动臂液压系统在主动型负载工况缩回工况进行联合仿真分析。仿真结果表明:2种

为解除液压执行元件进出口之间的联动,提出了一种负载口独立控制双联阀,基于2个单元体阀芯错位组合,能实现负载口的独立控制。根据其工作原理,建立了阀控缸数学模型,进一步利用MATLAB/Simulink搭建了数值求解模型,对该阀在3种不同工况下的工作特性进行了分析。分析结果表明,通过对阀芯角位移和线性位移在工作行程零位及行程末端附近的联合控制,分别可实现微小流量稳定控制和大流量快速响应控制;阀芯角位移单独控制时,负载流量与之成正比,具有良好的线性流量增益效果;阀芯线性位移单独控制时,相同供油压力下能获得最大的负载流量和活塞位移。该阀具有较高的流量控制精度和灵活性,可为复杂工况下流量和压力的匹配补偿控制提供新思路。

针对负载口独立控制系统中不同负载流量和负载压力工况时动态响应和稳态精度相差较大的问题，提出了基于静态工作点前馈补偿的控制算法，分析了在考虑速度敏感隋况下进油阀与出油阀液导的选取方法，证明了此算法能保证各种工况下的响应速度和抗干扰能力。

为提高快锻液压机的控制精度与响应速度,在传统锻压机四通道负载口独立控制与位置闭环控制原理的基础上,提出快锻液压机速度-位置复合控制策略。根据给定的目标位置和运行速度,结合锻压机实际工况,设计出期望的位移曲线,利用速度位置复合控制策略,实现锻压机活动横梁按照所设计的位移曲线运行,并在接近上下顶点时精确定位。分析了锻压机的四象限工作特性,建立了锻压机液压系统理论模型,并在此基础上,搭建了锻压机机液联合仿真模型,仿真研究结果表明:采用速度-位置复合控制系统,使锻压机的活动横梁能够无滞后地按照设计的位移曲线与速度曲线运行并实现了高精度定位,定位精度能够达到0.3mm之内;随着加压工进行程的减少,定位精度逐渐提高。

传统负载敏感系统在多执行器复合运动而执行器负载差别较大时系统效率低，为改善系统效率，研究新型负载口独立控制负载敏感系统模式切换控制器的设计方法．通过理论推导对比承受轻、重负载执行器支路在不同工作模式下的能耗特性，以减少系统能耗为准则得出不同支路的工作模式选择标准及模式切换的控制方法，并通过实验方式验证所提出的模式切换方法的有效性．模式切换控制实验中执行器速度控制平稳，背腔压力波动小而且维持在低压值，改善了系统的节能性能．研究结果表明，模式切换方法切实可行，负载口独立负载敏感系统在保证系统速度控制特性的前提下，能够进一步提高系统的节能性能．