齿轮泵浮动侧板端面密封失效机理分析验证

通过研究齿轮泵侧板端面密封失效机理,得出由主从动齿轮工作腔压力非对称分布产生的侧板倾覆力矩是导致端面密封失效的关键因素.以某型号高压齿轮泵为研究对象,首先建立齿轮泵内部流场的非线性微分方程,理论推导主从动齿轮工作腔压力分布的非对称性;其次建立齿轮泵齿轮工作腔压力测试系统,对齿轮泵浮动侧板端面密封失效机理进行试验验证.试验数据表明:对应点压力试验数值与理论值误差小于5.0%,额定工况下浮动侧板关于x轴的倾覆力矩Mx=56.51N·m.     

基于LuGre模型的电液伺服马达摩擦力矩补偿

针对大体积飞行器仿真试验时的重力偏载情况,设计并制造了一种仿真转台用中空式电液伺服马达。对影响其超低速跟踪性能的摩擦力矩进行了分析,建立了大摩擦力矩条件下的中空马达数学模型。设计了一种基于LuGre模型的自适应摩擦力矩补偿控制器。为验证该控制器的有效性,进行了不同输入下的数值仿真及试验研究。结果表明与传统的PID控制相比,基于LuGre模型的自适应摩擦力矩补偿控制能够更好地实现马达的低速性能。     

中空式电液伺服马达中摩擦力矩的动态补偿

针对大体积飞行器仿真试验时的重力偏载情况,设计制造了一种仿真转台用中空式电液伺服马达.对影响其超低速跟踪性能的摩擦力矩进行了分析,建立了大摩擦力矩条件下的中空马达数学模型.设计了一种基于LuGre模型的自适应摩擦力矩补偿控制器.为验证该控制器的有效性,进行了不同输入下的数值仿真及试验研究.结果表明,与传统的PID控制相比,基于LuGre模型的自适应摩擦力矩补偿控制能够更好地实现马达的低速性能.     

浮动蹄式制动器制动过程有限元分析

为了更准确地研究具有凸轮张开装置的领从蹄式制动器系统的力学行为,建立了浮动蹄式制动器的有限元模型,通过在凸轮轴上施加输入力矩来模拟制动器系统的制动过程,对摩擦衬片和制动鼓之间的摩擦接触进行分析,得到了该制动器的接触应力分布云图和制动力矩的分布曲线,并与传统蹄式制动器进行了对比分析。分析结果表明:浮动蹄式制动器领蹄由于接触面积增大,在制动力矩保持不变的情况下,接触应力比传统蹄式制动器的接触应力小;浮动蹄式制动器从蹄由于向上浮动,使其摩擦力矩大于传统蹄式制动器;浮动蹄式制动器的总制动力矩大于传统蹄式制动器的制动力矩。     

惯性平台不平衡力矩测试方法及补偿控制

为了消除惯性平台在导弹飞行过程中受到的不平衡力矩对其稳定性和跟踪精度的影响,提出了惯性平台不平衡力矩的测试和补偿方法.在得出平台内外框架静平衡条件的基础上,采用多个称重传感器对内外框架进行测试,得到每个框架不平衡力矩值,从而推导出在弹体运动的动态环境下内外框不平衡力矩的算式.根据不平衡力矩测试结果和算式,建立了基于不平衡力矩补偿的惯性平台内框控制模型.通过MATLAB/Adams对该模型进行联合仿真,结果表明了该补偿方法的有效性.     

摩擦补偿脉冲特征参数的自适应配置方法

提出了一种摩擦补偿脉冲特征参数的自适应配置方法.依据运动轨迹参数、摩擦力矩、摩擦补偿效果最优值、相关动态特性信息以及伺服控制参数,通过动态迭代过程,精确计算出摩擦补偿脉冲特征参数,并在精密运动平台上进行了摩擦补偿脉冲特征参数的自适应配置实验.结果表明,在不同的工况及运动轨迹条件下,所提出的方法均能够达到较好的摩擦补偿效果,且其误差峰值偏差均小于1μm.     

模糊逻辑及神经网络动态摩擦和死区补偿的机器人滑模变控制

针对机器人中存在非线性不确性项LuGre动态摩擦和非对称死区的问题,提出采用模糊RBF神经网络及模糊逻辑分别对动态摩擦及死区进行补偿,且实时、自适应训练非线性动态摩擦项及非对称死区项的参数,实现对实际机器人系统准确再现的滑模变鲁棒控制算法,并论证了该算法的Lyapunov稳定性。通过在2自由度机器人上的仿真,证明该算法提高了机器人轨迹跟踪精度、控制力矩及摩擦力矩两者的稳定性。同时发现了该机器人控制力矩的脉冲式补偿误差、摩擦模型中存在类菱形吸引子、缺乏死区补偿将导致控制系统极限环振荡等非线性动力学现象,以及死区逆模型中ε的估计对系统的精度有决定性作用。     

基于人机协作的机器人柔顺示教及再现

针对机器人传统示教方法的局限性,通过分析机器人低速运动状态下的力矩变化,提出基于人机协作的机器人柔顺示教及再现技术;首先建立机器人重力矩和摩擦力矩动力学补偿模型,通过最小二乘法辨识得到机器人重力矩和摩擦力矩,以电机驱动力补偿机器人重力矩和摩擦力矩,以操作者的操作力补偿机器人运动过程中的惯性力、离心力等速度、加速度的相关项,人机协作共同完成柔顺示教;然后在电机速度模式下,通过低通滤波、比例微分控制和速度前馈完成轨迹再现;最后利用个人计算机与固高系列运动控制卡,搭建开放式机器人控制平台,在可视化仿真环境Simulink软件中建立控制程序进行实验。结果表明,通过人机协作,力矩补偿效果显著,柔顺示教较轻松,轨迹再现精度符合基本作业要求。     

前列腺粒子植入机器人可变重力矩补偿研究

针对临床上前列腺粒子植入常用的人体截石位操作方式,计算出一般患者截石位的机器人布局和可操作空间,研制了一种满足临床应用的悬臂关节式前列腺放射性粒子植入机器人.首先,为了改善机器人低速运动平稳性问题,研究了悬臂可变重力矩补偿机制,得到悬臂可变重力矩完全补偿的约束条件;其次,通过合理地配置弹簧的技术参数,设计了合适的大、小臂可变重力矩补偿装置;最后,完成了重力、重力矩补偿分配仿真试验和重力矩补偿性能定量评价试验.试验结果表明:设计的可变重力矩补偿装置能够实现悬臂在任意位置的完全平衡,改善了驱动扭矩幅值的波动,提高了粒子植入机器人操作的稳定性.     

平衡式两排轴向柱塞泵变量机构特性分析

由于平衡式两排轴向柱塞泵斜盘具有多个斜面而变量困难,比较适合被用于定量供液的液压传动系统中,成为制约平衡式两排轴向柱塞泵拓宽应用的一个关键因素。通过分析轴向柱塞泵各种变量方式的优缺点,指出对平衡式两排轴向柱塞泵而言,改变斜盘与配流盘间的相位角实现变量可行性较高。以旋转配流盘为例,建立了平衡式两排轴向柱塞泵变量机构的驱动力矩方程,并研究了其对泵流量脉动的影响,结果表明:斜盘双侧受脉动压力,旋转时驱动力矩小;随着斜盘与配流盘相位角的增大,其流量脉动增大,但由于平衡式两排轴向柱塞泵内外瞬态流量的叠加,可使该缺陷得到一定程度的弥补。     

基于Adams的浮动夹爪机构振动分析与结构改进

在Inventor三维模块中搭建浮动夹爪的结构模型,提前对模型中的零件进行预处理,去除倒角、圆角等一些不影响结构功能的特征.将处理后的模型导入Adams中的Vibration振动模块中进行振动仿真,并建立振动特性方程.在Adams中添加运动副、力矩、材料等特征,完成振动分析,验证浮动夹爪机构在实际工况下的振动特性是否满足工况要求.     

压力平衡式三缸泥浆泵曲轴疲劳强度计算和分析

对压力平衡式三缸泥浆泵曲轴在四种运转工况下的疲劳强度进行了计算和分析．与现有三缸单作用泥浆泵曲轴的疲劳强度对比的结果表明，采用压力平衡式液力端方案，可明显改善曲轴的受力状况，大幅度提高曲轴的疲劳安全系数，从而延长其使用寿命，所得结果和结论可供对现有三缸单作用泥浆泵进行技术改造时参考．     

同步器摩擦对偶面热-结构耦合特性分析

为了研究不同工况对同步器工作表面温度分布的影响,建立温升补偿的同步器换挡控制策略,对同步器摩擦对偶面进行了热-结构耦合特性分析。以传热学理论为基础,通过有限元软件建立同步器摩擦对偶面有限元分析模型,研究不同载荷和不同转速差下摩擦对偶面表面的温度分布。研究结果表明:在一定范围内,载荷和转速差与摩擦副表面的最高温度是线性关系;载荷每增加250 N,摩擦副表面最高温度升高5.8℃;转速差每增加200 r/min,摩擦副表面最高温度升高4.7℃。通过对不同工况下同步器摩擦对偶面温度场变化规律的分析,建立温升补偿的同步器换挡控制策略,对提高同步器换挡控制策略具有重要意义。     

谐波驱动系统自适应神经网络动态面控制

针对谐波驱动系统动力学模型中存在的非线性摩擦、柔性变形和外界未知干扰力矩等因素的问题,为了提高系统的位置跟踪精度,提出了一种基于径向基函数(RBF)神经网络的谐波驱动系统自适应动态面控制.采用LuGre摩擦模型描述系统的非线性摩擦特性,用RBF神经网络在线逼近摩擦参数变化和外界未知干扰力矩对系统的影响,并通过李雅普诺夫稳定性理论证明了闭环系统的所有误差最终一致有界.仿真结果表明:与普通动态面控制相比,本控制策略对摩擦参数变化和外界未知干扰力矩具有较强的鲁棒性,提高了系统的位置跟踪精度.     

机械密封在较高压力场合的应用

炼厂是机械密封应用密集区域,非平衡式机械密封是炼厂设备中最常采用的机械密封形式.然而当非平衡式机械密封在较高压力场合下应用时,发现其密封效果较差.以兰州石化公司426泵房2号泵为例,分析了非平衡式机械密封在较高压力场合下故障频发的原因,并将该场合下非平衡式机械密封和平衡式机械密封的密封原理及效果进行了分析对比,最终得出通过改变机械密封的结构形式可以有效解决设备机封在较高压力场合下故障频发的问题.     

基于改进LuGre摩擦模型的机器人关节模糊自适应反步控制

为实现机器人关节在非线性摩擦和外界未知干扰力矩等因素影响下的精确和稳定控制,通过改进LuGre摩擦模型来描述系统的非线性摩擦特性,采用自适应算法进行摩擦补偿来逼近摩擦力的变化,并采用模糊神经网络逼近外界未知干扰力矩对系统的影响.引入正切障碍李雅普诺夫（Lyapunov）函数对输出信号进行约束,使误差被限制在给定范围之内.利用双曲正弦函数跟踪微分器解决了虚拟输入微分引起的“微分爆炸”和一阶滤波器精度差问题,将自适应控制方法与反步控制理论相结合,提出了一种带摩擦补偿的模糊自适应反步控制方法.利用Lyapunov判据证明了闭环系统的所有误差最终一致有界,并通过仿真得出本文所提出的控制方法相比于传统PID与神经网络动态面控制（Radial Basis Function Dynamic Surface Control,RBFDSC）,位置跟踪误差分别提高了近7.5%和3%;当LuGre模型参数变化时,自适应算法也可以精确对摩擦力进行跟踪补偿,从而验证了本文所提出的控制策略的有效性和鲁棒性.     

齿轮泵主从动齿轮腔压力分布的非对称性分析

在解析齿轮泵工作腔流场分布特点的基础上,主要研究了主从动齿轮腔压力分布非对称现象.以某型号高压齿轮泵为研究对象,通过分析齿轮轴挠度与径向间隙的关系和建立过渡区压力非线性微分方程,对比相应位置的压力值得出主从动齿轮腔压力非对称分布的结论.试验数据表明:额定工况下试验数值与理论值误差小于5.0%,过渡区压力相差4.17 MPa,高压槽末端压力相差1.55 MPa.该研究为高压齿轮泵工作腔压力分布非对称解析及侧板倾覆力矩计算提供了理论基础.     

轴颈倾斜的水润滑橡胶艉轴承的静态特性

针对船舶艉轴承轴颈受载倾斜产生的摩擦磨损问题,建立了圆周式和沟槽式水润滑橡胶轴承中分面轴颈中心为基点的轴颈倾斜下的弹流润滑模型,采用有限差分法求解了在轴颈对中和轴颈倾斜状态下的压力及膜厚分布,分析了轴颈倾斜角变化对轴承油膜力、油膜力矩及压力中心等静态特性的影响。研究结果表明:轴颈倾斜前后,圆周式和沟槽式轴承静态特性变化明显,最大油膜压力在倾斜角增加超过某一阈值后迅速增长,最小油膜厚度随轴颈倾斜角增加而减小至可允许最小膜厚;由于轴颈倾斜后油膜压力沿轴向不再呈对称分布,压力中心向下沉端方向移动,继而产生油膜力矩且其值从0增大;轴颈可允许最大倾斜角随偏心率、允许最小膜厚等增大而减小。研究结果可为轴颈倾斜状态下水润滑橡胶轴承的润滑性能优化提供参考。     

基于滑模变结构控制的液压伺服系统超低速轨迹跟踪

为了实现液压伺服系统大摩擦力矩下的超低速轨迹精确跟踪,分析了系统中存在的非线性摩擦特性及摩擦模型.针对中空液压电机液压伺服系统,设计了基于趋近率的滑模变结构控制器,进行了阀控中空液压电机伺服系统实验研究.结果表明:滑模变结构控制方案较PD控制策略具有更好的动、静态特性以及对参数变化和外界干扰的鲁棒性,实现超低速下的大摩擦力矩补偿.     

致密砂岩储层近井区启动压力梯度的存在原因探讨

研究了低渗透油气藏近井区启动压力梯度的存在原因.以安塞油田王窑区致密砂岩储层为例1,在对岩心进行渗透率与有效压力实验的基础上,研究了渗透率对有效压力的敏感性、渗透率的大小与有效压力的敏感性关系.研究表明,存在层理缝或微裂缝时,渗透率在低有效压力下变化特别明显.岩心在净围压的重复变化过程中均具有一定的塑性;在低渗透油气藏近井区储集层的岩石形变在矿场上明显存在,这可能是导致近井区启动压力梯度的主要原因,某些开采特征与流动现象可用近井区岩石形变来解释.通过致密储层压力敏感性机理分析,建立了具有启动压力梯度特征的渗流理论模型.