为了解决负载口独立控制阀控液压缸系统故障信息相似表征下的故障元件识别难题,提出基于独立循环神经网络(IndRNN)和一维大核卷积神经网络(1DLCNN)结合的故障诊断方法.构建负载口独立控制阀控液压缸系统,针对系统提出压力与位移信号的状态感知方案,分析了系统故障的信号特征.设计一种基于IndRNN-1DLCNN的深度神经网络模型,模型引入残差结构进行多层IndRNN设计并引入1DLCNN增强全局信息捕捉能力,实现多源信号的融合,识别发生故障的具体元件.结果表明在不同的负载工况下,利用提出的方法均能够准确地将系统故障定位至4个先导阀、2个主阀、1组位移传感器以及1个液压缸共8类具体元件,系统的整体诊断准确率最高达到96%,单一元件的故障识别准确率均大于93%.

传统的挖掘机负载敏感系统利用1根阀芯同时控制着液压执行器的进、出口油路,在实现运动控制的过程中,造成了多余的节流损失,使得系统能耗大、效率低,为此,结合负载口独立控制技术,采用了5个二位二通比例阀作为主控制阀,设计了挖掘机工作装置负载口独立控制系统,利用机械动力学分析软件ADAMS建立了挖掘机工作装置的动力学模型,利用液压系统仿真软件AMESim分别建立了负载敏感系统仿真模型和负载口独立控制系统仿真模型,分别对两种系统在平整土地作业工况进行了联合仿真分析。仿真结果表明:挖掘机的动臂缸、斗杆缸、铲斗缸在两种系统中均能很好地完成指定运动轨迹,而且相较于负载敏感系统,负载口独立控制系统的节能效率明显提高,平均节能效率可达到14.47%。

传统液压系统在主动型负载工况下,易出现气穴现象,从而造成压力波动、流量失控、气蚀等现象。以基于机液压差补偿的负载口独立控制系统为研究对象,简化液压系统原理图。为避免气穴现象,对进、出口节流特性进行分析,得到进、出口节流面积比μ的最小值。采用仿真软件AMESim,分别对负载口独立控制系统和负载敏感系统进行建模,并进行液压缸伸出工况和缩回工况仿真分析。结果表明:在负载敏感系统中,随着负载F的增大,进油腔的压力会低于0,即出现气穴现象;而在负载口独立控制系统中,通过改变进、出口面积比μ,可以实现进油腔的压力保持在设定的目标压力pm左右,从而避免气穴现象。

多路换向阀是工程机械液压系统中的关键部件之一.综述了多路换向阀的发展历程,分析了其发展背景及存在的关键问题.着重分析了最新的抗流量饱和技术、负流量控制技术和带电液负载敏感的负载口独立控制电液比例多路阀.展望了该领域今后的研究方向.

负载口独立控制挖掘机系统是一个包含许多未知参数的机液耦合系统。为了准确建立参数化模型,需要精确地辨识各元件参数,并包含机械系统与液压系统的耦合联接。为此首先建立各系统的数学模型,通过试验测试获得各个关键参数。采用基于试验测试结果的NLPQL多目标优化方法寻优难以估计特性参数的最优值,提高参数辨识的速度和精度。基于辨识参数的数学模型,建立参数化的机液耦合仿真模型。相比于现有研究中的联合仿真模型,该模型在同一参数化平台下运行,计算时间短,并且易于根据不同工况修改机械系统参数,仿真效率更高。最后将2 t小型挖掘机的试验结果与仿真进行对比,结果证明该仿真模型具有较高的计算精度,可为负载口独立技术在移动液压中的控制策略研究提供参考。

负载口独立控制技术解决了传统阀控缸系统操纵性和节能性难以同时达到最优的问题，但负载口独立控制系统在恶劣工况下，控制器的抗干扰能力可能成为制约负载口独立控制技术广泛应用的一个关键问题。提出将PWM控制的新型数字流量阀应用于负载口独立控制系统中，介绍了新型数字流量阀结构及负载口独立控制系统原理，提出了对液压缸两腔流量、压力分别进行复合控制的控制策略。通过Simula—tionX软件建立系统仿真模型，对液压缸典型工况进行仿真分析。结果表明：通过对系统进行前馈一反馈复合控制，当载波频率大于40Hz时，基于数字流量阀的负载口独立控制系统能够实现对液压缸速度的平稳控制。

针对现有负载口独立控制系统中流量控制技术成本高、应用少等问题，设计了一种带阀后压差补偿的负载口独立控制阀。采用二级结构，将A形半桥应用到主阀的先导控制。研究中，根据阀的结构特点对其进行数学建模，通过合理假设推导出电闭环控制时的传递函数并进行理论分析。通过传统计算的方法对该阀进行结构参数设计，基于阀口迁移理论设计了主阀U形节流槽，采用矩形窗口的先导半桥控制，流量低，压力灵敏度也较大。进一步在AMESim平台上建立电闭环阀的仿真模型，对其动静态特性进行仿真研究。

将负载敏感技术与负载口独立控制技术结合起来,以负载口独立控制技术原理为基础,利用负载敏感技术的机液压差补偿方法,以电液比例插装阀为基本控制单元,设计了基于机液压差补偿的负载口独立控制系统,对其阀口节流损失特性进行分析,提出基于进、出油口开口度独立调节的节能控制方法,并与负载敏感系统的节能特性进行对比。分析结果表明:基于机液压差补偿的负载口独立控制系统的节能特性优于负载敏感系统,并且随着执行器两腔面积比的减小,节能效果越明显。

针对传统大型液压机的调平控制系统在四角调平的过程中,无法实现两对角液压缸输出力的独立控制,结合负载口独立控制技术,设计了基于负载口独立控制的大型液压机调平控制系统,并对其控制特性、液压缸的输出力特性进行了理论分析,利用AMESim建立了大型液压机负载口独立调平控制系统仿真模型,在优化PID调节参数后,进行了系统仿真。仿真结果表明:通过闭环调节四个二位二通比例阀的开口度大小,以及进、出口阀口开口度的比例关系,不仅可以实现活动横梁的自动调平控制,而且能够实现两对角液压缸输出力的独立控制,从而提高了控制系统的准确性和稳定性。

介绍负载口独立控制系统的工作原理;根据负载的大小、方向及指令输出信号确定负载口独立控制系统的工作模式。分析得出在不同工况下防止气穴现象产生的最小阀芯开口面积比大小为整个控制器的设计提供参考。