电液伺服加载系统中多余力矩的动态补偿

本文对被动式电液伺服加载系统中多余力矩的一种新的补偿方法(简称为“双阀补偿”方法)进行了研究,并根据不同补偿阀输入指令来源,给出了两种具体补偿方案,建立了各自的数学模型。通过数字仿真及实验检验论证了此种补偿方法的可行性,结果表明:采用此种补偿方法,对于减小多余力矩幅值,展宽系统频带有显著的效果。     

电液加载系统的多变量模型与控制

本文建立了阀控油马达力矩加载系统的多变量模型,提出了相对多余力的概念和评价加载系统性能的指标参数,根据多变量控制理论,实现了微机解耦控制。     

飞机舵面加载系统加载力矩精度研究

飞机舵面加载系统的加载力矩随舵面偏转角度呈非线性变化,本文对加载力矩的非线性变化进行理论研究,并提出了加载力矩计算的一种简化方法,并对加载力矩的简化计算精度进行研究,该方法在国内某型飞机的舵面加载系统应用中取得较好的效果。     

间隙对电液动态加载系统多余力矩的影响

针对存在于电液动态加载系统传动链机械连接部分的间隙,使得系统固有的多余力矩变化更加复杂和难以补偿,导致加载精度严重下降的问题,基于功率键合图方法,以大型风力机变桨距半实物仿真系统中的电液动态加载过程为例,建立了包含传动链间隙的电液动态加载系统数学模型.在间隙大小不同时,采用20-sim软件进行仿真分析,结果表明:仅在位置系统启动与换向时,传动链间隙对多余力矩具有强化作用;传动链间隙从0增大至0.8mm,多余力矩峰值从18.2N·m上升至164.2N·m,加载系统的多余力峰值精度从1.85%下降至82.1%;当传动链间隙达到0.9mm时,加载系统出现极限环振荡.     

舵机电动加载系统多余力矩抑制方法研究

随着电机和功率电子技术的发展,电动加载系统以其独特的优势已逐渐成为中小功率舵机加载系统的主流,但与其它被动式加载系统一样,这种加载系统也存在多余力矩。多余力矩的存在降低了系统加载的精度,本文分析了电动加载系统多余力矩的产生机理,并提出了一种抑制多余力矩的方法。     

伺服阀力矩马达衔铁组件的振动特性分析

为揭示伺服阀自激噪声的产生机理,提出对伺服阀力矩马达的振动特性进行研究.给出一种射流管伺服阀力矩马达的结构及工作原理,基于结构力学基本原理,建立该射流管伺服阀力矩马达衔铁和射流管组件的的振动特性有限元分析数学模型,采用有限元分析方法,分析伺服阀力矩马达衔铁和射流管组件的前6阶振型,计算各种振型下伺服阀力矩马达衔铁和射流管组件的固有频率.研究结果表明,衔铁和反馈杆为伺服阀力矩马达产生振动的关键部位,为防止共振的发生,应尽量消除射流流场中与衔铁组件固有频率相接近的压力脉动激励信号.     

机械式反操纵负载模拟器的设计方法

针对机械式反操纵负载模拟器加载精度低的问题,提出了提高其加载精度的设计方法,即采用虚位移原理法对机械式反操纵负载模拟器建立负载力矩模型,利用杆件角度的变化从负载力矩模型中分析得出杆件的合理范围.通过对负载力矩模型的负载曲线做逼近处理,达到对负载力矩模型进行重构的目的.提出了利用负载力矩模型杆件角度分析与蒙特卡罗相结合的方法来设计杆件,其优点在于可找寻同时满足多级加载梯度条件的杆件组,避免了传统方法的不足,即利用最大加载角度进行优化从而导致无法模拟真实加载情形及最终找寻到的是加载梯度少的杆件组.最后,利用仿真验证了优化结果.     

磁流体对双喷嘴挡板伺服阀工作性能的影响

通过分析伺服阀的工作原理及力矩马达工作间隙中磁流体的作用机理,运用键合图理论以规范的方式统一描述系统中的机液能量耦合、流体磁化以及电磁转换等多种能量作用;考虑磁流体作用力等非线性因素,采用集中参数建立电液伺服阀的通用仿真数学模型,模拟添加磁流体前后及力矩马达工作气隙参数变化对伺服阀工作性能的影响规律,通过试验证明该模型的有效性。研究结果表明:添加磁流体可增加伺服阀力矩马达的阻尼比,提高系统的稳定性和抗干扰能力;增大工作气隙高度或减小导磁体有效工作面积均有利于提高系统的稳定性,但降低了系统的流量增益。     

飞行模拟器电动式操纵负荷系统控制策略

操纵系统的控制策略是力伺服系统加载的关键技术。以电动式力伺服系统为加载方式的飞行模拟器操纵负荷系统,采用上位机力闲环PID控制、电流环PI控制与多余力矩补偿相结合的策略实施控制。仿真结果显示：分别加入力闭环和电流环控制后,系统的超调量减小,跟随性能较好;采用角速度力矩补偿法,系统多余力矩下降了90％。实际控制效果进一步表明,双环与力矩补偿相结合的复合控制策略可有效减小系统多余力矩,控制稳态误差。该研究可为构造操纵飞行模拟器负荷系统样机提供理论依据。     

径向流磁流变阀动态性能及阀控缸系统阻尼特性研究

针对目前磁流变阀输出压降较小的缺点,设计了一种可有效提高压降的径向流磁流变阀,分析了其工作原理及压降数学模型.搭建性能测试实验台对不同加载电流及不同流量下的径向流磁流变阀压降及响应性能进行试验分析;同时对磁流变阀控缸系统进行了阻尼特性分析,分别测定了不同电流、频率及振幅下的动力性能.结果表明,以径向流磁流变阀为核心元件的阀控缸系统能够输出较大阻尼力,最大阻尼力达5 kN;系统响应迅速,电流1.2 A时压降可达3.2 MPa,响应时间在100~150 ms之间.输出阻尼力连续可调,同时输出阻尼力受活塞杆运动速度影响很小,阀控缸系统能在各种工况输出稳定阻尼力.      

3维离心环境下射流管伺服阀的零偏特性

针对射流管伺服阀在离心环境下的零偏问题,建立了3维离心环境下射流管伺服阀零偏特性的数学模型,分析衔铁组件偏心距、电磁力矩系数、反馈杆刚度、运动部件质量等结构参数对射流管伺服阀零偏特性的影响,提出了减小3维离心环境下射流管伺服阀零偏值的措施.结果表明:射流管伺服阀离心零偏值与离心加速度值呈线性关系;衔铁组件偏心距、电磁力矩系数与运动部件质量是影响射流管伺服阀离心零偏的主要因素,反馈杆刚度对零偏影响不大;采用合适的衔铁组件偏心距或者滑阀质量与衔铁组件质量之比可实现各加速度值下的离心零偏均为零.采用某型射流管伺服阀进行了实验验证,理论结果与实验结果一致.     

基于反步控制的被动力伺服系统全状态反馈控制

针对被动力伺服系统的多余力矩问题,提出一种基于反步控制的全状态反馈控制方法,并利用Lyapunov函数的稳定性定理保证了设计控制器的稳定性.与以往解决加载多余力矩时不同,该控制器不仅使用加载系统各状态量,而且使用了承载系统的各状态量,在建立系统非线性模型的基础上,将系统方程重组成多个虚拟子系统,利用反步控制思想对每个虚拟系统设计虚拟控制量,进而一步步反向推导出含有加载系统和承载系统各个状态量的非线性控制器.因此,该控制器能够更加准确地抑制多余力矩,仿真结果也证明了该控制器的有效性.     

摆动气缸位置伺服系统带摩擦力矩补偿的双环控制研究

该文对三通比例流量阀控制的摆动气缸转角位置伺服系统进行研究。分析了由非线性摩擦力矩引起的系统稳态误差及粘滑振荡现象；在此基础上提出采用带摩擦力矩补偿的双环控制，其内环为压力差控制，外环为位置控制，外环采用了摩擦力矩观测补偿器来减小非线性摩擦力矩对系统性能的影响。实验结果表明：与仅有位置控制环的控制策略相比，该方法提高了系统的稳态精度和动态性能。     

静液驱动二次调节扭矩加载系统实验

静液驱动二次调节技术是一项新颖的液压传动技术,所描述的二次调节扭矩加载系统是为减速箱、材料等进行不同转速下加载实验而设计的。论述了加载实验台的硬件结构,包括选用的传感器、电液伺服阀以及计算机数据采集卡的性能指标;设计了计算机控制系统与传感器、电液伺服阀之间的信号调理板电路,并编制了基于Windows的Visual C++控制程序。在不同压力、不同负载条件下对加载系统中的转速子系统进行了阶跃、方波、斜坡和正弦响应实验。     

柔性板料折弯机结构设计

本文分析了常用折弯机在加载中存在的问题,运用磁粉离合器恒力矩运转,可实现无级调速加载特性,设计了柔性加载结构.     

电动负载模拟器反演终端滑模控制

电动负载模拟器存在高阶非线性、参数时变以及多余力矩扰动,常规控制算法难以得到理想控制效果.本文提出一种反演设计的终端滑模控制策略.采用反演控制的思想,将加载系统划分为3个子系统,设计终端滑模控制律,并引入低通滤波器显著降低抖振,使跟踪误差在有限时间内收敛到0.利用Lyapunov方法证明闭环系统的渐进稳定性及有限时间收敛特性,实验结果表明所提出控制策略的有效性,与常规前馈反馈控制相比,加载控制精度有显著提升.      

双喷嘴挡板电液伺服阀力矩马达电磁特性研究

针对双喷嘴挡板电液伺服阀力矩马达电磁特性对衔铁受力响应影响问题,采用有限元技术,利用CST软件建立了力矩马达电磁特性仿真模型.设置不同线圈匝数和不同磁流体层厚度等边界条件,分别研究了力矩马达在基本结构组件条件下和对力矩马达内加入磁流体条件下的电磁特性.结果表明:在相同电流条件下在力矩马达内引入磁流体或增大线圈匝数都可增大衔铁所受电磁力,提高力矩马达电磁性能.     

电机直驱式高速开关阀及其系统特性研究

高速开关阀是一种体积小、响应速度快、可靠性高的电液控制转换元件,在各种工业场景中有着广泛的应用.四足机器人大多采用成本高昂的高性能伺服阀控制液压关节进行高速往复运动.本文设计一种阀芯旋转式高速开关阀用于机器人液压关节的高速往复运动,以代替昂贵的伺服阀.首先设计阀芯旋转式高速开关阀的结构,理论分析转速、开口数量对开关频率的影响;然后利用AMESim软件对阀芯旋转式高速开关阀液压系统进行特性分析;最后,搭建测试平台,对阀芯旋转式高速开关阀进行试验,并根据相关数据进行对比分析.仿真和试验验证了本文设计的高速开关阀的合理性与可靠性.     

力矩马达气隙误差对电液伺服阀零偏的影响

基于惠斯通电桥分析伺服阀力矩马达磁路,建立了气隙分布状态与伺服阀零偏之间的关系,当气隙左右对称或上下对称时,力矩马达不存在零偏,反之则存在零偏.建立考虑气隙误差时的力矩马达模型,得到了不对称气隙时的磁通规律、气隙误差与伺服阀零偏、压力增益以及流量增益之间的关系,发现当力矩马达气隙左右对称或上下对称时气隙误差仅影响伺服阀增益,气隙不对称时伺服阀会产生零偏,且伺服阀压力增益和流量增益会随力矩马达气隙增大而减小.     

精密谐波齿轮输入轴扭转刚度和迟滞测试

文章为了研究小扭矩作用下谐波齿轮输入轴扭转刚度及迟滞变化,专门研制了一套精密谐波齿轮扭转刚度测试系统。固定谐波齿轮输出轴,将力矩加载盘与输入轴固接,采用力偶的形式加载双向连续变化扭矩,利用CCD测角相机拍摄力矩加载前后的靶标图像,通过特定的图像处理软件计算出谐波齿轮输入轴转动的角度;测试结果表明:被测谐波齿轮的输入轴转角-力矩特性曲线为明显的滞回曲线,在所受力矩方向发生改变,并从0逐步增加过程中,扭转刚度锐减,特别是在±(0.1～0.2)N.m附近刚度降低明显,其迟滞约50°,且在柔轮不同工位下差别不大。