基于高速开关阀控制的液压制动伺服系统研制

研制了一种基于高速开关阀对混合动力车辆传动实验台制动系统实施压力控制的系统.制动器制动性能取决于对制动目标压力的响应特性.分析了高速开关阀的开关特性和制动液压缸的压力变化特性,并针对高速开关阀的开启响应滞后和液压缸压力变化的的非线线的特点,设计了PI控制器.应用dSPACE公司开发的AutoBox快速控制原型系统编制了系统的控制算法和模型,并进行了实验,实验结果表明,液压制动伺服系统能够满足制动性能的要求.     

基于高速开关阀的气动执行器位置伺服控制研究

本文使用一种五点开关PWM控制算法对高速开关阀控气动执行器进行位置伺服控制。分析了开关阀的启闭滞后现象,并提出了一种修正方法,该方法可有效地消除系统的静态误差。实验结果表明,用高速开关阀可以实现快速、精确的气动执行器位置伺服控制。     

液压四足机器人髋关节的鲁棒自适应动态面控制

液压四足机器人髋关节由伺服阀控缸系统构成,是机械腿的关键组成部分.它的控制性能直接影响着机械腿甚至机器人的运动控制精度.因为髋关节工作情况的复杂性和阀控缸系统自身的非线性,使得传统控制算法无法满足机器人运动性能指标的要求.由此,本文对液压四足机器人髋关节伺服阀控缸系统的控制方法进行了研究.首先通过对髋关节工作条件的分析完成了伺服阀控缸的数学建模,然后基于鲁棒自适应动态面的控制算法设计了伺服阀控缸系统的控制器,并从李雅普诺夫稳定判据的角度证明了系统的稳定性.最后通过Matlab与AMESim的联合仿真,对鲁棒自适应动态面与传统PID及普通动态面的控制效果做出对比,证明了所研究算法的有效性.      

旋转平台液压系统的设计与仿真研究

针对旋转平台的工作特点,采用高速开关阀控液压系统对旋转平台的顺时针和逆时针的往复旋转运动进行控制。根据系统的特点,采用闭环控制,使设计出的旋转平台回转定位的高速开关阀控液压系统能够满足设计指标的要求。用AMESim7．0仿真软件对旋转平台液压系统建模仿真。可以实现对旋转平台液压系统的行程发生的变化进行仿真分析。     

电液位置伺服系统模型辨识及其控制方法

利用xPC半实物仿真技术和MATLAB系统辨识工具箱,以阶跃信号和液压缸位移为输入输出量,辨识得到电液位置伺服实验台的数学模型。以模型为控制对象设计一种由PID控制和模糊控制组成的复合控制器。控制器中引入积分因子和自调整修正因子,对修正因子模糊数模型采用在线插值运算;采用模糊切换来保证2种控制的平稳过渡,模糊切换的执行区域可通过设定其隶属函数的形状参数加以确定。半实物仿真结果表明：复合控制方法消除了模糊控制的稳态误差,提高了PID控制的响应速度,改善了电液位置伺服系统的综合性能,对被控对象参数（负载质量）变化有很强的适应能力。     

基于dSPACE及FESTO的控制系统平台设计

为提高传统控制装置的利用率,提出了一种基于dSPACE半实物仿真系统和MATLAB/Simulink技术的改造方案,并将这一方案运用到具体的FESTO传统控制系统,设计了一个改造实例,建立了系统控制平台。最后对此平台进行了基于单神经元自适应PID控制算法的实验仿真。实验结果表明该控制平台克服了FESTO传统控制系统的弊端,能方便验证控制算法的有效性。     

泵阀并联系统复合式控制策略研究

为综合泵控高效节能和阀控高精度快响应的优势,研究一种泵阀并联位置伺服系统. 建立泵阀并联系统数学模型,并分析系统特性及油源效率;针对系统定位控制,提出一种泵PID控制、阀分段作用PID控制的分段双PID复合控制策略;针对系统动态跟踪控制,提出泵控回路采取PID控制并固定其输出,阀控回路始终采取迭代学习控制的复合控制策略. 仿真结果表明,在定位控制方面,相比纯泵控系统,分段双PID控制策略能够明显提高系统响应速度;在动态跟踪控制方面,固定PID输出和迭代学习控制相结合的复合控制策略,能使系统兼具高效节能和高精度快响应的优势.      

无人机三轴稳定云台的模糊PID控制

以无人机三轴稳定云台的内框作为研究对象,将自适应卡尔曼滤波算法与模糊PID控制算法相结合,提出了一种基于自适应卡尔曼滤波的模糊PID控制算法.经过Matlab仿真实验表明,相对于经典PID控制算法和模糊PID控制算法而言,该算法在无人机三轴稳定云台的控制上,不仅响应速度快、精度高,而且对控制干扰噪声和测量噪声也起到了较好的抑制作用     

基于高速开关阀的转速控制系统建模与仿真

高速开关阀是电液控制系统的新型元件,与计算机接口方便,并有较强抗污能力.设计了一个基于高速开关阀的二次调节转速控制系统,建立了主要元件的数学模型,并得到转速控制系统的状态方程.通过采用脉冲宽度调制(PWM)技术,实现对该系统的转速控制.通过仿真,研究了占空比和阻尼系数对系统响应的影响.并通过试验对仿真结果进行了验证.研究表明:通过改变高速开关阀的PWM信号占空比,可以实现对二次元件的转速控制,且能满足系统的性能要求.     

液压三轴仿真转台计算机控制系统的设计

液压仿真转台是一种高技术半实物仿真设备,根据其双十频宽和超低速等性能指标要求,进行了计算机控制系统的硬件设计和软件设计.硬件设计包括工控机、电液伺服阀、数据处理板、光电码盘的选择和伺服阀驱动电路的设计,软件设计以Borland C++语言作支撑平台开发了系统的各控制功能模块.为了验证所设计的计算机控制系统,采用了PID控制策略进行了试验,结果表明,控制系统性能指标达到了预期要求.     

位置扰动型电液力控制系统多余力的抑制

在位置扰动下,电液力控制系统中液压缸被动运动引起强迫流量,导致多余力的产生。为了减少多余力对系统跟踪性能的影响,首先建立位置扰动下的电液力控制系统数学模型,分解出多余力表达式,在此基础上提出采用一个与系统中电液伺服阀主阀芯运动方向相反的补偿用电液伺服阀来消除多余力的方案,然后以一个典型的液压系统为例,借助Simulink软件进行数值仿真分析。结果表明,补偿阀能够及时、有效地排出强迫流量并大幅减少多余力,位置扰动下多余力减少量最多达93.5%,输出力跟踪幅值误差不大于2%,稳态误差不大于1.8%。     

水轮机筒阀电液同步控制系统数学建模与仿真

为了满足水轮机筒阀在启闭过程中的多缸同步和速度控制的要求,对筒阀电液同步控制系统中的主要液压部件。如电液比例方向阀、同步液压马达、比例节流阀和非对称液压缸进行动态数学建模分析,给出了水轮机筒阀电液同步控制系统非线性数学模型。针对筒阀在启闭过程中对同步性能和速度控制要求高的特点,提出一种双闭环（同步闭环和速度闭环）综合控制方式,该控制方式内环负反馈用于多缸同步控制,外环负反馈用于多缸速度控制。利用Simulink对系统进行仿真研究,并和试验结果进行了对比。结果表明,该系统和控制方式能满足水轮机筒阀在启闭过程中对速度和同步性能的要求。     

集成式电液制动系统建模仿真与压力控制

为实现对集成式电液制动系统(integrated-electro-hydraulic brake,IEHB)压力的精确控制,通过MATLAB/Simulink软件建立了包含机械系统和液压系统的IEHB整体仿真模型,研究分析了IEHB系统具有多个控制对象且相互耦合的特点,设计了电动主缸、助力电机、增压阀、减压阀以及电动泵的控制策略,从而实现主缸压力和轮缸压力的协调精确控制,并对IEHB系统和压力控制方案建模.最后,在3种不同工况下对IEHB模型和压力控制策略进行仿真实验.结果表明:所建立的IEHB模型可以较好地模拟实物系统,所设计的IEHB压力控制策略与传统的比例-积分-微分(proportional-integral-derivative,PID)控制相比具有更好的跟踪响应表现和更强的鲁棒性.     

井下应急移动排水车起重液压缸建模与稳定性分析

针对井下应急移动排水车起重机构的主要部分阀控液压进行稳定性分析,以建立换向阀和液压缸数学模型为基础;进而建立了起重机构起吊水泵工作过程中阀液压缸的数学模型,为二阶振荡系统。利用MATLAB软件对阀液压缸的数学模型进行仿真分析。结果表明系统是稳定的;并且系统的相位裕度约为41.8°,幅值裕度约为12.6 dB。在常规控制指标范围内,系统具有良好的稳定性,该分析结果对于研制井下应急移动排水车提供了理论依据。     

管道效应对电液比例位置控制系统稳定性的影响

以比例阀控非对称缸位置控制系统为研究模型,在对液压管路进行详细分析的基础上,建立了考虑管道效应的电液比例位置控制系统的数学模型,并应用计算机仿真方法对考虑管道效应前后的两个模型进行仿真实验比较,从而论证了管道效应对电液比例位置控制系统的稳定性存在不可忽视的影响·仿真研究结果表明管道长度、直径及系统的流量压力系数可较明显地改变控制系统的稳定性·     

水压大流量高速开关阀设计及试验研究

为满足大流量和快响应电液控制系统的需求,采用大功率直线电机分步直接驱动先导阀与主阀阀芯,将直线电机驱动技术与先导阀结构紧密结合,研制出一款直线电机驱动的水压高速大流量开关阀.建立了开关阀AMESim模型,并对其关键结构参数进行了仿真优化,得到了其动态特性曲线.通过Matlab/Simulink对直线电机位置环及速度环进行双环运动规划,控制阀芯的运动状态,进而实现阀口开度的精确数字控制,提高了大流量高速开关阀的控制精度.完成了开关阀原理样机的研制,开展了直线电机控制的运动轨迹试验研究.结果显示,其跟随性能良好,能够实现设定的运动规划,与仿真结果基本相符,满足高速、大流量的技术要求.      

基于负载口独立控制的双伺服阀控缸系统

针对电液伺服系统对控制精度和节能的需求,提出了一种基于负载口独立控制的双伺服阀控缸系统.首先对系统进行了建模分析,然后利用鲁棒自适应的方法对系统进行了完全解耦,针对主、被动负载均存在的位置伺服工况,设计了以位置跟踪为目标的进油口控制器和以压力控制为目标的回油口控制器.同时分析了系统的节能性,设计了基于扩张状态观测器（ESO）的油源压力控制器以及液压泵流量控制器.最后通过实验验证该系统的控制性能和节能效果.      

大型电渣重熔设备给料系统优化与控制

针对120 t大型电渣重熔设备的给料系统进行了改进设计和比例控制研究.电渣重熔设备的给料过程即是其导电横臂的下降过程,传统电渣炉横臂升降采用滚珠丝杠驱动,存在刚度小、响应慢等缺点.本研究采用大尺寸液压缸及传感器代替传统的滚珠丝杠,并采用电液比例调速阀实现液压缸的速度控制,利用液压系统刚度大、响应快的优势实现对电渣炉给料系统的精确调速控制.建立了120 t大型电渣炉给料结构的机械及液压系统数学模型,进行了控制系统仿真研究,得到了较好的控制效果.     

基于AMEsim与Matlab联合仿真的电液伺服控制系统研究

阀控缸电液位置伺服系统在电液伺服控制中占主导地位,但存在建模复杂的问题。应用液压仿真软件AMEsim建立其物理模型,在Simulink中建立了其PID控制模型,从而建立了一个较为精确的联合仿真模型。     

基于蓄能器式辅助动力源的起竖系统研究

针对车载导弹发射装置起竖时间长、装机功率大和能量损耗大的问题,提出了基于蓄能器式辅助动力源的快速起竖方案.利用AMESim和Simulink建立多级缸起竖系统的仿真模型,制定了系统的能量分配策略及控制切换策略,仿真研究了系统起竖快速性、功率特性,并与阀控系统、泵阀复合调速系统进行对比研究.结果表明,该系统实现了装备的快速、平稳起竖,显著降低了系统装机功率,对起竖装备的升级改造有重要参考意义.