对称伺服阀控制单出杆液压缸的特性分析

针对对称伺服阀控制单出杆液压缸的特点，按能量守恒原则重新定义了负载压力和负载流量，推导了阀控不对称缸的数学模型，并简要分析出系统的动静态特性     

基于预测控制的单向比例泵控非对称液压缸系统控制方法

为了解决单向比例泵控非对称液压缸系统的无超调位置控制问题,提出了采用带约束的三阶状态空间模型描述单向比例泵控非对称液压缸系统的方法,设计了一种适用于该模型的模型预测控制器来保证系统的无超调位置输出.仿真结果表明,运用模型预测方法能够避免换向阀切换引入的系统非线性,并有效解决泵控非对称液压缸系统的超调问题,实现多约束条件下的高精度位置控制.     

液压挖掘机铲斗振动掘削功率消耗研究

液压挖掘机工作时,铲斗液压缸无杆腔的油液压力间接反映了土壤的挖掘阻力.针对实验液压挖掘机独特的双阀芯液压系统及铲斗液压缸两腔所采取的控制策略,以“铲斗液压缸瞬时挖掘功率=无杆腔油液瞬时压力×无杆腔瞬时输入流量”为数学模型,探讨了液压挖掘机的功耗规律,将功耗规律对时间积分得到能耗规律;最后开展了大量的现场挖掘实验.结果表明,振动掘削相对于静态掘削不但可以有效地提高工作效率,而且还可以有效地降低挖掘阻力和功率消耗,且正弦波振动载荷的掘削效果明显优于三角波载荷.     

液压比例系统特性分析与非对称控制策略

建立了非零开口的比例阀控非对称液压系统数学模型,分析了外负载和结构参数变化对系统负载流量的影响,得到了非对称系统负载流量特性曲线,提出了非对称控制策略,具体通过对液压缸不同运动方向或者同向不同负载情况时设置不同的最大流量、最小流量、比例放大系数和参考输入以实现液压缸速度基本一致.实验对比了有无非对称控制策略的系统速度响应情况,结果表明:采用非对称控制策略能有效地提高速度响应的一致性,响应时间均在0.2s内,误差小于0.002m/s.并将非对称控制策略应用于大型挤压机节流调速系统,实现了节流调速系统正反方向速度特性基本一致.实验和应用结果表明了特性分析的正确性和非对称控制策略的有效性.     

具有非对称阻尼网络平衡阀的动态特性分析

以具有非对称阻尼网络的LHDV型平衡阀为研究对象,建立了平衡阀控非对称液压缸的非线性数学模型,求解绘制了平衡阀阀口位移过流面积曲线,研究了重载低速超越负载液压缸下放工况时平衡阀的动态特性,获得了系统瞬态响应过程中各被控腔压力、通过各阻尼元件的流量、平衡阀主阀阀芯及液压缸位移的变化曲线.结果表明:该非对称阻尼网络具有压力削波、幅值衰减和方向阻尼作用,使平衡阀瞬态响应过程中开启比下降,阀芯运动具有快速开启慢速关闭特性,可有效抑制系统振荡;可调阻尼孔对平衡回路动态特性具有良好的微调特性,非对称阻尼网络具有良好的工况适应性.     

具有阀控泄油补偿的等容泵控液压同步系统

针对常规等容泵控液压同步回路精度偏低的问题,提出了一种高可靠性、低成本的解决方案.在常规等容泵控液压同步回路中液压泵的压力管路上各设置一个由高速开关阀构成的泄油支路.通过对各高速开关阀的脉宽调制控制,实现了多个液压缸的高精度同步.给出了详细的液压系统原理图以及同步控制方法.该方案已应用于某轧机入口导卫装置的双缸同步系统中,设备连续运行了近一年时间,绝对同步误差控制在15mm以内.实践表明,该方案简单、实用,具有推广价值.     

自动对中式汽车回转台动态特性及仿真

提出了一种平面移动式立体车库用的自动对中式汽车回转台,分析了其自动对中的工作原理和液压系统回路;建立了对称阀控非对称液压缸动力机构的模型,推导了液压缸活塞杆位移和伺服阀阀芯位移的传递函数;在AMESim和Simulink中分别建立了液压系统模型和输入信号模型,推导了输入信号和活塞杆位移的开环传递函数,论证了此闭环系统的稳定性;应用AMESim/Simulink对液压系统回路的动态特性进行联合仿真,得到了不同输入条件下两活塞杆位移曲线以及两活塞杆位移的误差曲线.仿真结果表明,两活塞杆位移存在一定失真度但属于正常现象,说明该装置可行并有效.     

挖掘机正流量泵控液压系统的特性分析

采用泵控挖掘机液压系统特性分析方法,在分析泵的输出特性的基础上,给出确定先导压力信号和控制泵排量的方法,并对泵的输出特性进行了仿真和实验研究。结果表明:正流量控制下,泵的排量由执行器流量需求和油泵的p-Q曲线动态实时调节,系统具有良好的负载流量适应性和负载敏感性,其液压系统中不存在负压,只有约0.5 MPa的背压,回油功率损失几乎为0。     

电液比例阀控非对称缸系统的负载流量特性

针对液压缸正反方向运动特性不一致问题,建立包含死区的电液比例阀控非对称液压缸系统的数学模型,分析外负载变化、液压缸结构不对称对系统特性的影响。根据系统的数学模型得到比例阀开口处于线性区域时系统在任意负载状态下的负载流量特性曲线。研究结果表明:随着液压缸两腔面积比的减小,系统的不对称特性增大;随着压力负载增加,系统的非对称性先减弱后增强;随着拉力负载的增加,系统的非对称性增强;实际负载流量比与理论负载流量比相对误差不超过6%,验证了负载流量特性分析的正确性。     

非零开口的阀控非对称缸系统不变性补偿控制

针对比例控非对称缸正反方向运动响应不一致的问题,建立了非零开口的阀控非对称缸系统的线性负载流量模型,根据数学模型分析了系统的负载流量特性,定义了非对称系统的基本状态,并将其设为非对称系统的不变结构.提出了融合负载、结构、非对称叠合量等影响因素的不变性补偿控制方法,将系统的任意非对称状态通过不变性补偿控制等价于基本状态,使得非对称系统得到对称的负载流量特性.实验结果表明:通过不变性补偿控制,比例阀控非对称缸系统在阀线性区域,非对称系统负载压力不超过泵压的1/2时,负载流量与基本状态时的负载流量误差不超过11%;非对称系统在基于不变性补偿的基础上,采用统一的比例-积分-微分(PID)控制器,使得正反向运动响应能达到基本一致.     

液压系统同步回路的分析与应用

该文介绍了液压传动中比较常见而且实用的一种技术———多缸同步动作,包括阀控同步回路,液压缸控制的同步回路,同步马达控制的同步回路等。     

采用状态估计的泵控非对称液压缸模型预测控制

针对伺服电机驱动泵控非对称液压缸系统存在约束和鲁棒性差等问题,提出了采用状态估计的模型预测控制策略。根据泵控液压缸系统的原理和实际要求,建立了含输入和输出约束的状态空间模型;引入模型预测控制,避免了阀切换带来的非线性,提高了约束优化控制性能;结合卡尔曼滤波器,补偿了干扰和模型误差的影响,提高了系统的鲁棒性。仿真结果表明,所设计的控制策略能够实现无偏移跟踪,保证输入不超限、输出无超调,且具有很好的处理干扰和模型失配的能力。实验结果中,液压缸位置无超调,相对位置跟踪误差约为0.5%,干扰和模型误差对控制性能的影响很小。可见,所提方法能应用于实际泵控系统,提高输入、输出约束下的控制性能,容许一定的干扰和建模误差。     

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。     

液阻全桥网络负载口独立电液系统节能控制策略仿真

针对传统电液控制系统节流损失大、能耗高、效率低的问题,采用液阻全桥网络搭建了具有负载口独立控制特性的新型电液控制系统,详细研究了该系统在典型四象限负载下的节能控制策略。液阻全桥网络电液系统由5个二位二通比例阀组成,根据其具有的负载口独立控制特性,将系统归纳为传统三位四通、负载口独立和负载敏感3种控制模式。传统三位四通下,两负载口开度控制模拟三位四通进出口耦合形式;负载口独立模式下,采用一腔控制流量另一腔阀口全开的控制策略;负载敏感模式下,控制泵出口压力比进油腔压力高一个定值,从而实现负载敏感功能。在超越负载下,3种模式都使用流量再生回路进行节能控制。AMESim+Matlab联合仿真结果表明,与传统的三位四通模式相比,三位四通流量再生、负载口独立、负载口独立流量再生、负载敏感模式分别节能43.38%、65.27%、77.91%、83.58%。     

液压差动油缸活塞面积的合理设计(摘要)

<正> 设计差动油缸有杆腔活塞面积A_2与无杆腔活塞面积A_1时,若假设有杆腔压力P_2等于无杆腔压力P_1,则将给计算带来较大误差。按图示条件;P_0为油泵压力、A_3为活塞杆面积,泵输出流量、两腔输入、出流量分别为Q_0、Q_1,Q_2;现假设各压力管道的阻力系数分别为ξ_0,ξ_1,ξ_2;由实验知:P_2>P_N>P_1各相应段的压力损失为:     

仿莲式结构多腔液压缸的设计及仿真分析

为了提高多足机器人驱动用单泵多缸液压系统中执行器的效率,在对莲的生理活动进行观察的基础上,设计了一种仿莲式结构多腔液压缸。该缸采用多个腔室,各腔室间可通过开关阀相互连通,使得液压缸的有效作用面积可调,从而提供不同大小的输出力。同时,通过优化设计使不同腔体的负载压力均匀分布,减少了主活塞偏离缸体中心线导致的泄漏及磨损,又通过回油腔和供油腔相连实现了流量补偿。本文还建立了仿莲式多腔液压缸的数学模型,并利用MATLAB和FluidSIM对其输出力和执行器效率进行仿真分析,验证了该设计的合理性。     

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.      

高速开关阀控液压缸的位置控制半实物仿真研究

为研究基于高速开关阀的液压缸位置控制问题,设计了基于高速开关阀和换向阀组合控制液压缸的回路,并采用PWM驱动高速开关阀.建立了控制系统的Simulink离线仿真模型,采用基于卡尔曼滤波的PID控制算法完成液压缸的位置跟踪仿真.最后借助Matlab/xPC Target搭建了高速开关阀控液压位置系统的半实物仿真测试平台,仿真与实验结果表明所设计系统结构的正确性,以及采用卡尔曼滤波的PID控制算法可有效提高液压缸的位置控制精度,借助半实物仿真技术可以提高高速开关阀控位置系统的设计效率.      

非对称阀控制非对称缸的动态特性

非对称阀控制非对称缸常见于液压伺服系统中,其主要动态性能参数和流量增益、流量－压力系统对该类系统的动态性能能有重要的影响,当使用非对称阀控制非对称液压时,阀的开度以及面积梯度的变化直接影响流量增益和流量－压力系数,为此,重点讨论了诸参数间的理论关系,这也是选择和设计此类系统的依据。     

大型精密齿轮磨床工作台液压传动系统设计计算

大型精密齿轮磨床是重庆大学许香谷教授申请国家自然科学基金,在国家教委立项的基础上,带领国内访问学者和研究生经过3年多时间的研究获得成功,同时申请了专利。本文是大型精密齿轮磨床的工作台液压传动系统设计计算。它的特点是工件重量大(可达20吨)起动扭矩大,转速低、对速度波动、快速响应及动态性能无要求。另外、根据工艺要永采用结构简单、操作方便、容易实现无级变速的液压传动系统。通过工况及负载分析,决定采用变量泵恒功率液控随动回路;变量泵——定量马达闭式循环回路;液压马达双向控制回路;补油回路所组成的闭式循环。