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。

设计一种水力自摆移动式消防水炮,采用阀控缸系统作为水力自摆控制系统,利用自身水压力驱动水液压缸带动水炮炮头摆动,并采用机械反馈装置使其自动换向。采用Fluent流场仿真软件对水炮流道结构进行仿真,具体分析了不同进水口压力和不同炮身直径对出口速度的影响规律,结果表明所设计的消防水炮水力学性能较好,结构比较合理。初步实验验证了该水炮能满足灭火覆盖范围和射程的要求。其相关结论也可为其他规格类型的消防水炮设计提供参考。

针对"深海钻柱运动补偿系统负载大时,钻柱运动补偿系统响应的时间长,使得补偿系统在控制过程中出现滞后、反馈补偿出现振荡"等问题,设计了钻柱运动补偿系统中的前馈PID控制器。根据对负载变化趋势的预测结果,采取前馈补偿的方法来减小补偿系统负载变化对钻压产生的影响,提高了系统的响应速度;同时,引入PID反馈控制消除补偿系统在前馈控制过程中产生的误差,提高了系统跟踪补偿的精度。研究结果表明,该方法对于大惯性负载的运动补偿装置控制器的设计具有一定的借鉴意义和实用价值。

针对系统的活塞随油液流速变化而变化的运动特点,研究阀控缸系统的水击振动特性,定义了动边界的概念,在频域内利用传递矩阵分析法,推导了阀控缸系统的动边界传输方程以及动边界传输压力幅值比特征方程。通过与定边界条件下仿真比较表明,在动边界条件下系统会激发出一个频率为214.32Hz的谐振波,易引起系统的谐振,揭示了活塞截面处的油液耦合水击的响应幅值变化范围较大、衰减缓慢的规律,在系统设计、改进时忽略动边界对系统的影响会造成较大的误差。

现有电液控制系统为控制液压缸位置,采用比例阀或伺服阀,造成了非常大的节流损失。为改善能效,提出了一种采用电-机械执行器和液压缸的新型液-电混合驱动系统,电-机械执行器用于控制负载运行速度和位置,主要克服惯性力;液压缸主要克服外负载力。为了抑制二者之间的耦合影响,电-机械执行器采用位置闭环控制,并在转矩环补偿干扰力。控制阀主要起液压缸换向作用,节流损失很小,以设定的电-机械直线执行器输出力阈值为基础,通过调节泵压力(液压缸进油压力)或阀开口(液压缸回油压力)控制液压缸输出力。研究结果表明,所提系统具有与阀控缸系统相同高的控制精度,并可大幅减小节流损失。与阀控缸系统相比,液电混合驱动系统能效提升了43.1%。

以阀控非对称缸系统为研究对象,为得到系统的准确模型以及提高系统的位置控制精度,对系统进行辨识。针对液压缸的非线性和非对称性,提出基于位置基准和位置闭环双PID相结合的位置控制方法。建立阀控缸系统数学模型;依托力士乐液压实验平台和NI测控系统,分别从时域和频域两个角度对阀控缸系统进行辨识,得到系统准确的数学模型。基于该数学模型,分析系统特性。对所设计的阀控非对称缸位置控制策略进行实验验证。结果表明:在保证系统稳定裕量的前提下,该系统可实现较高精度的位置控制。

为解决电液比例阀控缸系统存在的系统死区非线性因素、液压缸泄漏的问题,搭建了基于AMESim和Simulink联合仿真的电液比例阀控缸系统模型,对是否考虑泄漏的阀控缸系统影响其动态特性的主要因素进行联合仿真分析;针对阀控缸系统存在的问题设计了模糊PID控制器,得到液压缸活塞位移与泄漏量之间的关系以及对系统性能的影响规律,与传统PID控制器进行仿真实验对比。结果表明:模糊PID控制器在解决系统非线性影响因素、液压缸泄漏等问题中具有良好的效果

通过在阀控液压缸系统中加校正环节来提高系统刚度，减小了比例方向阀动态特性对系统性能的影响，使系统流量的输出与输入电流成线性关系，消除负载对系统输出流量的影响。经过流量补偿后的阀控液压缸系统可以根据补偿的需要输入相应的电流就可以进行较好的跟踪运动，保证了系统的补偿效果。

针对系统的活塞随油液流速变化而变化的运动特点研究阀控缸系统的水击振动特性定义了动边界的概念在频域内利用传递矩阵分析法推导了阀控缸系统的动边界传输方程以及动边界传输压力幅值比特征方程。通过与定边界条件下仿真比较表明在动边界条件下系统会激发出一个频率为214·32Hz的谐振波易引起系统的谐振揭示了活塞截面处的油液耦合水击的响应幅值变化范围较大、衰减缓慢的规律在系统设计、改进时忽略动边界对系统的影响会造成较大的误差。

对于阀控缸系统进行动态分析时，必然要用到负载流量。在建立负载流量方程时，有的文献上却出现了不易察觉的错误，这将直接影响到对系统进行正确的动态分析。文章分析了产生这种错误的原因，指出了正确求出阀控缸系统负载流量的关键。