针对连续回转马达高度非线性和摩擦、泄漏等不确定性,严重影响系统的跟踪性能,提出了一种基于BP神经网络预测的模糊控制策略。该控制策略采用了BP神经网络进行伺服系统的输出预测,并计算了预测输出与给定输入间的未来误差和误差变化率,根据专家经验编制电液伺服系统模糊控制规则,设计模糊控制器,从而调整电液伺服系统的控制量,实现对连续回转电液伺服马达位置状态的实时跟踪。通过Simulink仿真表明,基于BP神经网络预测的模糊控制和传统PID控制相比,有效的提高了电液位置伺服系统的位置跟踪精度和抗干扰能力,缩短了响应时间,拓宽了系统响应频带。

针对智能台车液压系统故障原因复杂多样及故障诊断效率低等问题,提出动态主成分分析(DPCA)与遗传算法改进支持向量机(GA-SVM)相结合的液压系统故障诊断方法。首先,采用AMEsim软件建立液压系统仿真模型采集故障数据并进行预处理;然后采用DPCA对故障特征向量进行降维,解除特征间的相关性和缩短训练时间;再运用遗传算法对SVM进行参数优化,将抽取出来的故障特征参数样本输入优化后的SVM中进行训练,获得分类模型,从而实现故障诊断。测试结果表明该方法的效率高于常规PCA-SVM及BP神经网络,为台车设备的维修和保养提供了指导,具有良好的应用价值和前景。

反馈螺杆与活塞之间螺旋副的的库伦摩擦对数字液压缸性能有很大影响。基于库伦摩擦和等价粘性阻尼之间的能量等效原理,推导出数字液压缸的等效阻尼比公式,建立含有螺旋副库伦摩擦因素的数字液压缸AMESim仿真模型。针对不同的输入信号幅值、供油压力及面积梯度,对反馈螺杆的螺旋升角和摩擦系数对数字液压缸稳定性、快速性及准确性的影响规律进行深入地理论分析和仿真研究。研究结果表明,减小螺旋升角和增大摩擦系数,会使螺旋副库伦摩擦力增加,可以提高系统的稳定性,但是使系统的响应特性降低,对系统的准确性也有一定影响,在研制数字液压缸时,要综合考虑螺旋升角和摩擦系数的影响,把库伦摩擦力控制在合理的范围内。

为克服电机转速对电液伺服控制变量轴向柱塞泵输出特性产生的干扰问题,建立电液伺服控制轴向柱塞泵系统的Simulink-AMESim仿真模型,以恒流量为评价指标研究电机转速干扰条件下电液伺服控制变量柱塞泵恒流量控制的输出特性,分别利用传统PID及模糊自适应PID控制策略对电液伺服控制变量柱塞泵进行抗干扰控制,获得不同类型干扰情况下电液伺服控制变量泵系统的输出特性曲线。仿真结果表明恒流量控制下,电液伺服控制变量柱塞泵的流量波动为3.80 L/min,当电机转速分别存在正弦波、方波及三角波脉冲扰动工况时,流量波动分别上升至9.34 L/min、9.59 L/min、4.52 L/min。分别利用PID及模糊自适应PID对电液伺服控制变量柱塞泵进行抗干扰控制,流量波动分别降低了3.41 L/min和5.90 L/min。

板带厚度精度是板带材的两大质量指标之一,板带厚度控制是板带轧制中质量控制的关键环节。为了获得良好的厚度精度,轧机必须具有高压下速度、高响应性、高压力的液压压下系统以及高精度的自动厚度控制系统。厚度自动控制简称为AGC,AGC技术已经成为现代中厚板轧机必须具备的、最基本的控制手段,是实现高精度厚度控制和板形控制的先决条件。对自动厚度控制的基本理论以及几种AGC控制方式进行了研究,主要分析了轧机消除厚度偏差的机理,对厚度控制原理及AGC的几种模型进行了详细的分析和推理,为AGC控制模型的选择及系统设计与调试提供了理论基础。

针对火电机组这种复杂的多能量转换系统,功率键合图以能量守恒定律为依据,用4种统一的物理变量表达不同的工程系统,在机、电、液、热等多种能量范畴的耦合系统建模中具有独到优势。在研究热工对象汽包的工作过程基础上,利用功率键合图理论,将其分解划分为相关键图子系统,通过连接各子系统键图模型综合得到汽包对象的键合图模型,并推导了该模型对应的数学描述,通过仿真验证了键合图模型的精确性,为热工对象的建模提供了一种崭新方法。

大型模锻液压机活动横梁的位置控制与运行可靠性对产品精度至关重要,针对活动横梁位置控制高精度、大滞后和大惯性等特点,提出了基于位移反馈的五驱动缸主动平衡系统。结合PID和模糊控制的优点,设计开发了基于S7-300 PLC的模糊PID参数自整定控制算法,利用模糊推理对PID参数KP,TI和TD进行在线自整定,实现了输出量对比例流量阀阀芯的控制,保证活动横梁位置偏差在允许范围内。详细说明了Step7软件中的程序设计,利用间接寻址的方法实现了在线查询功能,大大提高了控制系统的智能化程度。应用表明,该系统取得较好的实际控制效果,适应性好,鲁棒性好。

以120t数字液压缸为研究对象,建立含有反馈机构动力学特性的数字液压缸系统框图。将数字液压缸系统分为五个结构子模块,并深入分析五个结构子模块间的耦合关系,揭示反馈机构对数字液压缸系统的影响。在频域上对系统框图进行简化分析,给出其化简意义。搭建数字液压缸系统的仿真模型,通过仿真从稳定性和快速性两方面研究每步简化对系统的阶跃响应影响。结果表明,电机频宽和丝杠导程变小或者阀芯转动惯量变大,对简化前后数字液压缸性能有较大影响,因此在进行优化设计时应根据实际参数选用合适的简化模型。

针对长管道、阀控非对称缸及负载扰动等非线性因素对高空作业工程机械调平系统动态性能的影响,提出了采用不必基于模型的单神经元自适应控制和干扰观测器相结合的控制策略。通过理论分析建立了带长管道的阀控非对称缸系统的非线性模型,分析了单神经元自适应和干扰观测器的结构及非线性控制器的设计方法,并采用MatlabSimulink软件进行了仿真分析。结果表明,上述非线性控制器较常规PID控制器具有良好的动态特性,对长管道和负载扰动表现出更强的适应性和鲁棒性,而且对给定的控制信号具有良好的跟踪效果。

刚度特性是衡量数字液压缸性能的重要指标之一对控制精度有很大影响。在推导数字液压缸的刚度数学表达式基础上分析了刚度的频率特性。建立包含滚珠丝杠和反馈螺母的内部间接反馈数字液压缸的AMESim模型并进行了仿真研究。揭示了面积梯度、反馈螺母导程、供油压力、中位开口量对数字液压缸刚度特性的影响规律。