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.     

遥控履带车辆的转向控制方法

为提高遥控履带车辆的操纵稳定性,研究了转向控制系统的控制方法.遥控履带车辆的转向控制由转向控制系统执行遥控驾驶指令控制转向拉杆行程予以实现.基于系统输入/输出关系构建了遥控转向操纵闭环系统模型,分析了遥控车辆的转向操纵特性.从人工转向操纵的特点出发,针对遥控信息环节引入的时间滞后,设计了预测和断续转向控制方法.试验证明,转向控制方法能够满足遥控履带车辆的方向控制要求.     

气动脉宽调制开关位置伺服系统驱动模式的研究

为了提高气动脉宽调制（PWM）开关位置伺服系统的控制性能，以及降低稳态纹波，提出了采用2个由PWM驱动的两位两通高速开关阀控制单作用气缸工作腔的充-排气构成系统。考虑到由PWM驱动的开关阀的动、静态特性及充-排气特性的不对称性，因此提出由稳态压力 来确定阀的最大过流面积、差动PWM及同步驱动的驱动模式，理论分析和仿真实验表明，系统能够避开阀的非线性工作区，有效抵消稳态谐波，从而提高了控制性能，降低了稳态纹波。     

气液联控伺服系统的工作性能分析及试验研究

为从根本上克服常规气压伺服系统的缺点，将液体介质引入到气压伺服系统中，并对气、液进行闭环控制，从而构成了一种气、液复合介质控制系统——气液联控伺服系统．系统应用高速开关阀，用脉宽调制(PWM)的方法进行控制．采用单神经元自适应控制器，根据所建立的状态方程进行了系统的控制仿真，并进行了典型信号的跟踪试验．仿真和试验结果表明，气液联控伺服系统的正弦信号跟踪能力、低速性能均高于常规气压伺服系统，系统可实现无超调定位，且具有较高的位置刚度和精度．     

重型矿用汽车多参数动力性换挡规律

基于矿用汽车载荷变化大、行驶环境多变、油门变化频繁的特点，依据重载爬坡和轻载下坡的典型工况，制定了重型矿用汽车多参数动力性换挡策略.利用函数叠加法建立康明斯QSL-FR91674型发动机全特性曲线，得到不同油门开度情况下发动机输出转速与输出转矩的表达式.根据发动机输出动力特性，计算得到3550型矿用汽车车速、油门开度和加速度三参数动力性换挡规律.再结合道路状况识别方法、车辆载荷、驾驶员操作意图，针对轻载下坡和重载爬坡工况，修正得到重型矿用汽车多参数动力性换挡规律.在Maplesim中建立换挡模型，通过仿真计算，得到修正前后车辆轻载下坡路况时挡位和车速变化曲线，后者避免了不必要的换挡，保证了车辆的动力性能.     

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。     

基于模糊免疫PID的驾驶机器人车辆路径及速度跟踪控制

为了实现装备驾驶机器人车辆的路径及速度跟踪控制,提出了1种基于模糊免疫比例积分微分(PID)的控制方法。通过比较车辆实际行驶路径与期望路径的侧向偏差,模糊免疫比例路径跟踪控制器控制转向机械手操纵方向盘。通过计算期望车速与实际车速的偏差,模糊免疫PID速度跟踪控制器控制制动/油门机械腿分别操纵制动/油门踏板。通过引入车速反馈不断更新汽车的侧向加速度增益,实现了车辆转向控制与纵向车速控制的解耦。Carsim/Simulink软件的联合仿真结果显示,车辆路径跟踪和车速跟踪的最大误差分别为0.28 m和1 km/h。     

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.      

重型矿用汽车多参数动力性换挡规律

基于矿用汽车载荷变化大、行驶环境多变、油门变化频繁的特点,依据重载爬坡和轻载下坡的典型工况,制定了重型矿用汽车多参数动力性换挡策略.利用函数叠加法建立康明斯QSL-FR91674型发动机全特性曲线,得到不同油门开度情况下发动机输出转速与输出转矩的表达式.根据发动机输出动力特性,计算得到3550型矿用汽车车速、油门开度和加速度三参数动力性换挡规律.再结合道路状况识别方法、车辆载荷、驾驶员操作意图,针对轻载下坡和重载爬坡工况,修正得到重型矿用汽车多参数动力性换挡规律.在Maplesim中建立换挡模型,通过仿真计算,得到修正前后车辆轻载下坡路况时挡位和车速变化曲线,后者避免了不必要的换挡,保证了车辆的动力性能.     

高速开关阀在高频PWM控制下的比例功能

在现代汽车制动系统(如制动防抱死系统(ABS)、电子稳定程序(ESP))中,为了控制制动压力,一般采用电子控制单元(ECU)控制的二位二通的高速开关电磁阀来实现制动轮缸的压力增压、保压和减压的控制。由于传统高速开关阀只能实现开或关两种状态,为了提高系统的控制精度,对高速开关阀的开关比例功能也要求越来越高。该文在MATLAB的Simulink中建立了高速开关阀的脉冲宽度调制(PWM)控制仿真模型,研究了在2～4 kHz的调制频率下,通过改变PWM控制下的占空比,来实现高速开关阀的比例开关功能。并进一步分析了不同参数对高速开关阀PWM控制的比例开关功能的影响。通过本研究,拓宽了高速开关阀的功能应用范围,达到了精密控制制动压力的效果,对汽车ABS和ESP中的高速开关阀的控制提供了参考,从而使得制动压力的增加过程能够更加平稳有度。     

高速开关阀控制的电液式节气门执行器

研究了一种利用高速开关阀对节气门进行电子控制的系统方案。使用电液式执行器作为节气门控制的执行机构，利用高速开关阀对执行器进行连续的流量控制。建立了控制系统的数学模型。关于高速开关阀的开启时间所引起的精确定位问题，通过在控制器中加入非线性补偿环节的方法予以补偿。文中还对节气门位置控制中，被控对象的主要影响参数进行了讨论。数字仿真和装车道路试验，证明了该控制系统的实用性和可行性。     

AMT车辆节气门执行器的仿人智能模糊控制

讨论了将仿人智能模糊控制器应用于汽车自动变速器发动节气门招待器的思路和设计方法，给出了所设计的电液式节气门执行器的结构，控制系统的组成，仿人智能模糊控制器的原理和控制算法及实验结果，实际应用证明电液式节气门招待器采用仿人智能模糊控制能很好地保证招待器的快速性，平衡性和较高的控制精度，其性能满足实际应用的要求。     

电控机械自动变速车辆发动机转速控制

分析了AMT车辆发动机控制方式和特点,提出了AMT车辆起步和换档过程发动机转速控制目标;对机械式节气门发动机通过加装电子节气门实现了发动机转速自动控制的要求;建立了发动机转速模糊控制器,并应用于所开发的AMT控制系统.台架试验结果表明改装的电子节气门控制性能良好,所建立的模糊控制器能够较好满足AMT车辆发动机转速控制的需求.     

一种新型的高频响导弹气动舵机的动力机构特征分析

首次提出了一种气体开关式气液联控伺服系统 ,描述了此类系统的基本结构和工作原理 ,给出了相应动力机构的数学模型 ,在典型参数下进行了仿真计算 ,并详细分析了此类动力机构的静、动态特性。提出了用气体开关式气液联控伺服系统可以实现常规气压伺服控制系统难以实现的高频响、高精度、高刚度的结论 ,从而为高性能导弹气动舵机的控制寻求出一条新的途径     

变转速泵控系统应用于低周疲劳材料试验机的研究

为解决传统恒压系统伺服阀控制的低周疲劳试验机能耗大的问题,利用伺服电机的宽调速、响应快和扭矩大的特点,结合定量液压泵组成变转速泵控系统。该系统采用变频器驱动伺服电机,伺服电机按照指令输出变化的转速和扭矩,从而实现系统所需的流量和压力的变化,避免了溢流阀的溢流损失和伺服阀的节流损失,以实现节能的目的。给出了采用变转速泵控闭式回路控制差动缸的原理,建立了该系统的数学模型,进行了计算机数字仿真研究。结果表明,新设计的变转速泵控电液伺服控制系统可以实现四象限运行,满足材料的低周疲劳试验要求,同时可以实现显著的节能效果。研究工作的目的是从原理和性能上,探讨新型控制方案的可行性。     

节流阀在解决液压冲击现象中的应用

阐述了利用节流阀限制流量、控制速度的特性,应用于工程实际解决了液压系统中的液压冲击问题,并说明其作用特点。     

Research on two-step throttle characteristics of double-rotation valve port for hydraulic servo joint

The hydraulic robot with large output torque is widely used in industry,however,its precision is not high.In order to solve this problem,this paper presents a new structure of rotary valve with double-rotation valve port,which can improve the two-step throttle characteristics of the valve port,reduce the cavitation phenomenon of the valve port,and increase the output accuracy of the hydraulic servo joint.Firstly,the internal flow field of the rotary valve is simulated by using the sliding grid technology of FLUENT software,and the changing rule of the throttle position in the working process of the structure is analyzed.Secondly,compared with the simulation results of rotary valve with single-rotation valve port,it is shown that the two-step throttle characteristics of the structure are less affected by the change of the opening of the rotary valve,and the cavitation index of the joint valve port is reduced.Finally,the influence of the rotation speed of the valve core,oil supply pressure and key dimension of valve core on throttle characteristics of rotary valve have been analyzed.     

插装式电液比例流量放大阀特性分析

插装阀具有通流量大、结构简单和成本低等优点,广泛应用于液压系统中。笔者针对一种主级基于流量放大原理、先导级采用单级伺服比例方向阀的两级插装比例节流阀特性进行分析,建立了该比例节流阀的简化数学模型,获得了简化条件下的特性关系式。以此为基础,在SimulationX软件环境中建立该液压阀的仿真模型,利用实验数据对模型正确性进行验证,运用验证后的仿真模型对比例阀性能特性进行分析。结果表明:该液压阀输出流量静态特性存在死区,阶跃响应存在时间滞后,主阀流量放大倍数并不是常数,性能影响因素与主阀反馈槽预开量、面积梯度、级间过渡容腔体积以及先导阀通流能力等相关。     

作业型ROV推进器动力学建模与响应分析

为研究深海作业型遥控水下机器人（remotely operated vehicle,ROV）液压推进器控制系统的动力学响应特性,建立了一种考虑螺旋桨动态负载影响的伺服阀控制液压推进器动力学系统的数学模型,提出一种伺服阀控制液压推进器的马达流量、压力、扭矩、转速、螺旋桨转矩和推力的求解方法.通过数值仿真,分析了不同控制电压下伺服阀、液压马达和螺旋桨的动态响应过程及特点,建立了推力分配方法中推力简化约束模型,并得到了期望推力和推进器控制电压之间函数关系的数学模型.与推进器水池试验结果相比,本文仿真结果准确可信.这种完整和准确的液压推进器动力学系统的数学模型,对实际水下机器人和动力定位船舶的运动控制方法、推力分配策略及推进器控制的研究,具有一定的指导意义和工程价值.