P-Q阀可控液压系统单元的计算机控制

为适应复杂液压系统的压力、速度变化要求,通过对电液比例压力-流量复合阀(P-Q阀)的特性分析,研究以P-Q阀为核心元件,搭建与负载相适应的可控液压系统单元.该液压系统单元采用模糊PID控制策略,实现不同负载和不同速度的变化.仿真结果表明可控液压系统单元可满足工作状态要求.     

基于ANSYS的数控机床进给系统热力学仿真与分析

滚珠丝杠是数控机床进给系统的主要传动方式,在工作过程中其热变形是影响加工精度的重要因素。为提高ANSYS计算精度,本文研究分析了滚珠丝杠进给系统的热源、边界条件和热变形机理,基于Hypermesh对初始网格进行优化,建立进给系统的热-力耦合模型。通过改变进给速度、轴向载荷和环境温度等加工参数,分析各工况下的温度变化和热变形。结果表明：热变形与进给速度成正比,热平衡时间与进给速度成反比,轴向载荷对热变形的影响大于进给速度。选用合适的进给速度改进滚珠丝杠的加工方式,能有效降低其温度变化及热变形,对提高数控机床的加工精度和延长使用寿命具有一定的现实意义。     

变速定量泵加负荷传感阀液压系统的建模与性能仿真分析

对变速定量泵加负荷传感阀液压系统的建模与性能仿真分析,应用"变频器+电机+定量泵+LS(负荷传感阀)技术"的液压试验装置;介绍了试验装置的结构与原理;在AMESim软件中,建立泵控油缸位移调节仿真模型,进行了系统负荷传感压力闭环流量调节控制、泵控油缸闭环位移调节控制。通过仿真分析得出:在多执行器实验装置中"变频器+电机+定量泵+LS"系统的输出功率随着负载的变化而变化;定量泵流量随着负载的减小而减小,实现节能的目的;该液压试验装置具有油缸位移闭环PID控制功能、实现定量分析研究液压系统动态特性的目的。     

抗时变偏载的负载敏感变速分流同步驱动原理

针对液压分流同步精度低的难题,围绕负载偏差和流量变化两大影响因素,从分流元件和同步系统两方面研究了负载敏感变速分流同步的驱动原理.构建了负载敏感变速分流同步驱动系统,改变了分流阀的结构,提出基于"变速分流-偏载补偿-负载敏感"的新型分流原理,建立了新型分流阀和同步系统的仿真模型.仿真结果表明:在变速和时变偏载工况下,新型同步系统的分流精度为-0.23%～0.14%,位置精度为0.14%～1.54%,均远高于传统的同步系统.从原理性误差补偿的角度提高了分流阀及其同步系统抵抗动静偏载和流量变化的能力,实现了高精度、高效率和高可靠性的变速同步驱动,为恶劣工况下的高性能液压同步驱动提供了解决方案.     

液压系统的压力–速度复合控制策略

以由比例溢流阀与比例调速阀控制的阀控缸系统为研究对象，建立液压系统动力学模型；基于LuGre模型对推进液压缸摩擦力进行补偿；建立鬃毛观测器对阀芯运动特性进行估计并通过Lyapunov第一法证明观测器的稳定性；将液压系统的不确定性和外负载干扰进行整合，并选取自适应率进行估计；基于反步积分自适应控制算法，提出了一种压力-速度复合控制策略并对其稳定性进行验证。以液压缸速度控制为基础，将压力误差引入速度期望，实现阀控缸系统的压力-流量复合控制。建立AMESimMatlab阀控缸系统联合仿真平台来对压力-速度复合控制策略性能进行分析。仿真结果表明：压力-速度复合控制器在阀控缸系统速度调节、突变负载以及负载扰动等工况下均具有良好的控制性能；比例溢流阀溢流量的控制有效减小了系统压力的波动和超调；改变压力误差占比可有效改变地层突变时的压力、速度误差分配，在实际工程中，可根据需要通过改变压力误差占比来对复合控制的误差进行分配。     

基于AMESim的多路阀压力补偿动态仿真及试验

负载敏感多路阀可以使多个执行器在变压力和速度情况下工作互不干扰,传统多路阀操纵稳定性能较差,自主研发产品不具有抗流量饱和特性。文中通过对负载敏感多路阀的结构及其压力补偿阀工作原理的分析,在AMEsim软件建立了负载敏感多路阀系统并进行动态仿真。分析多个运动机构在负载变化时系统稳定性及压力、流量等变化情况,针对三重U型叠加槽的多路阀进行了流量微动特性相关的试验研究,这为负载敏感多路阀系统设计及优化提供了一定的理论依据。     

新型负载保持阀控制特性仿真研究

为解决传统液压平衡阀存在的控制压力偏高,调速困难和功率损失严重等问题,对新型负载保持阀工作原理进行分析,利用AMESim软件建立了该阀的仿真模型,并对该阀在不同控制条件下的控制特性进行了仿真研究,通过特性曲线分析得出新型负载保持阀所具有的比例控制下降速度特性,可以解决传统平衡阀控制压力偏高和调速困难的问题;压力补偿功能可以防止系统在负载逐渐增大的工况(如变幅下降)下产生超速现象;基于流量再生功能的自重下降特性可以降低系统功耗,并为其他执行元件提供更多流量。     

一种压力补偿阀的建模及稳定性分析

分析了一种具有负载传感功能的压力补偿阀芯的受力情况.对腔内流体运用动量守恒定理建立数学模型,并利用泰勒级数展开式使其线性化.建立阀芯的运动微分方程,由Routh Hurwitz稳定判据给出了稳定条件,并分析了特征参数对阀性能的影响.数值模拟阀腔内流体流动的结果表明：阀腔底部区域的压力可以看作是一个恒定值,而不是位移的函数.集成运用Visual Basic和Matlab分析了压力流量增益系数、动量变化等对稳定性的影响.仿真和实验结果表明,若使液压系统实现全功率平稳控制,则需要合理选用弹簧刚度和合理设计补偿阀口的开口幅度.     

数控机床进给系统的空载功率模型和空载功率影响因素分析

在分析数控机床关联部件能量消耗的基础上,建立数控机床进给系统的功率模型,研究进给系统的空载功率特性和影响空载功率的因素,并对1台数控机床进行仿真分析和实验验证。结果表明,进给系统的空载功率与进给速度是单调递增的二次函数关系,进给速度和负载质量影响进给系统的空载功率,但是负载质量对空载功率的影响极小。仿真分析及实验验证结果证明模型是有效的。     

基于动态矩阵的永磁同步直线电机速度控制

为了改善直线电机的动态响应性能,提高电机控制系统的鲁棒性,使电机稳定运行,基于预测控制理论,设计了适用于直线电机速度环控制的动态矩阵控制器,将传统的直线电机三闭环控制系统中的速度环PID控制器替换为动态矩阵控制器,并分别搭建基于PID速度控制器和动态矩阵速度控制器的永磁同步直线电机三闭环仿真模型,在此基础上给控制系统施加阶跃信号,并进行突加负载和突减负载的仿真,将2种控制器控制下的系统响应结果进行对比。仿真结果表明,当速度环采用动态矩阵控制后电机的响应速度更快,超调更小,使电机速度更快达到稳定。改进后的速度环控制器提高了直线电机控制系统的鲁棒性,改善了直线电机的动态响应性能,提高了控制系统的抗扰动能力,有利于电机在负载变化较大的情况下运行。     

数控机床高速高加速进给下的跟随误差控制策略

针对数控机床在高速加工中,各进给轴的进给速度和进给加速度高、跟随误差难以控制、零件加工精度无法保证的问题,提出一种模态滤波器与零相差跟踪控制器的综合控制策略。首先通过零极点对消的原理,得到设置在速度环内的模态滤波器,对滚珠丝杠进给系统的一阶和二阶扭转振动模态进行抵消,消除这两阶模态对伺服带宽的限制以继续提高伺服带宽;然后通过对整个伺服进给系统的传递函数近似取逆,得到设置在位置环之前的零相差跟踪控制器,改善伺服进给系统的相位滞后,最终实现数控机床高速高加速进给下的跟随误差控制。仿真结果表明,当进给速度为30m/min、加速度为10m/s2时,与传统的PID控制策略相比,所提出的综合控制策略将跟随误差降低到原来的0.1%以下。     

基础振动下液压锁紧回路背压阀的选型方法

针对振动环境下背压阀对锁紧回路动态特性的影响,建立节流阀、顺序阀及平衡阀作背压阀的3种锁紧回路的仿真模型,实验验证该仿真模型的正确性。对比分析在基础振动下空载、定载和变载时这3种背压阀对锁紧回路动态特性的影响,得到基础振动以及负载对液压缸的速度影响曲线。研究结果表明:基础振动下定载及负载变化在0~90 k N时,节流阀和顺序阀背压相对平衡阀背压有更强的稳定性,当交变载及变载大于100 k N时,平衡阀的稳定性相对更好。该方法能够为液压锁紧回路背压阀的选型提供一定的参考。     

基于MATLAB的滚珠丝杠动力学建模与仿真分析

文章以定梁龙门加工中心工作台的滚珠丝杠为研究对象,建立了滚珠丝杠运动的动力学模型;运用MATLAB软件对工作台的进给系统进行动力学仿真分析,得到了反映滚珠丝杠动力学特性的仿真曲线,为提高滚珠丝杠的传动精度和延长使用寿命提供一些理论依据。     

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.     

变频液压调速系统的一种磁场定向解耦控制方法

通过改变液压泵的驱动器以调节液压马达转速, 并建立了变频液压调速系统的数学模型和仿真模型, 设计了3个PI调节器, 在此基础上研究液压系统的主要参数对变频液压调速系统动态特性的影响. 仿真结果表明: 该解耦方法可以改善变频液压调速系统的动态响应;液压马达速度响应的稳态时间为0.5 s, 超调量小于10%;控制腔容积的变化对系统动态特性影响最大, 控制腔容积增加, 系统的调整时间延长, 超调量和振荡次数增加;液压元件的泄漏系数增加将使系统的调整时间延长;负载取值的变化对系统没有明显影响.     

丘陵山地拖拉机电液悬挂系统的设计与仿真分析

为了满足配套农机具对丘陵坡地的地形适应性,保证配套农机具在丘陵山地的作业质量,基于2个不同负载的悬挂油缸需要同步运动的工况需求,设计了适用于丘陵山地拖拉机的电控液压悬挂系统,分析了其运行机理与控制方法.通过AMESim软件搭建了系统的仿真模型,对于个别关键液压元件建立了HCD模型以保证仿真的准确性,分别对定负载和变负载2种典型工况进行了仿真分析.结果表明:速度、位移误差控制在5%以内,该系统基本满足设计要求,在丘陵山地拖拉机悬挂系统中具有很好的推广应用价值.     

应用调速阀的液压调速系统频率特性的理论分析和实验研究

本文研究了液压传动的机床工作台在负载作正弦输入时工作台速度的频率响应.对应用调速阀的两种不同的液压调速系统——进油调速系统和回油调速系统进行了理论分析和实验研究.并应用古典法和状态变量法建立了数字模型,在数字计算机上进行了仿真,绘出了两种系统频率特性曲线.仿真结果和实验结果进行了比较.结论认为:两种系统的频带均较窄.当负载的脉动频率稍高时,工作台的速度便不能稳定. 文中还探讨了管道长度和活塞位置等对工作台速度不稳定的影响,给出了系统的简化传递函数表达式和几个对生产实践有意义的近似公式,并提出了改进途径.     

带广义扩张状态观测器的柔性滚珠丝杠进给系统LQR控制

为了改善滚珠丝杠进给系统的跟踪性能,采用了带广义扩张状态观测器(GESO)的线性二次型调节器(LQR)进行控制.首先,针对具有轴向振动特性的滚珠丝杠进给系统建立了二自由度质量模型状态方程及传递函数;其次,根据模型的状态方程设计了系统的LQR控制器,为了消除系统受到的外部干扰和反馈中存在噪声影响设计了广义状态观测器;最后,通过仿真和对比试验对设计的控制器性能进行验证.仿真及对比试验结果表明,所设计的带GESO的LQR控制器具有较高的跟踪精度,对于外部干扰和反馈噪声具有抑制作用,能够保证进给系统的鲁棒性.     

负荷传感技术在液压电梯系统中的应用

针对定压式阀控液压电梯系统在低于额定负载工况运行中系统能量损失较大的问题进行研究,提出引入负荷传感技术调节系统压力的方法,使得系统压力跟随负载变化,减少系统功率损失.通过仿真分析,得到在保证调速性能条件下的阀控液压电梯系统中应用负荷传感技术的关键参数.仿真和试验结果表明,应用负荷传感技术的阀控液压电梯系统节能效果显著,适宜在液压电梯和其他垂直提升机械领域中推广应用.     

考虑非线性弹性力的滚珠丝杠系统分岔与混沌特性分析

应用弹性力学位移法及Galerkin法建立了数控机床进给系统滚珠丝杠的数学模型,指出非线性弹性力作用下的滚珠丝杠系统可以用有阻尼的Duffing方程来描述,并用林滋-庞加莱奇异摄动法求得系统的自由振动二次近似解析解.通过参数辨识仿真及试验研究对模型进行验证,发现在进给系统运动过程中,受轴向力、径向力、扭矩等多种载荷作用的影响,滚珠丝杠系统会发生非线性振动,出现分岔及混沌现象,系统刚度随工作台位置的不同而变化,呈现出非线性规律,使运行中的系统固有频率不稳定.根据工作台振动加速度时间序列和频谱图存在的混沌特征,断定进给系统是一个非线性动力学系统,可为数控机床的动态系统辨识提供依据.