基于MFO算法的全液压压裂车功率节能匹配

针对机械式压裂车油耗和成本较高的缺点,提出全液压压裂车概念,考虑到系统功率损失,提出使用"施工比油耗"衡量压裂车实际油耗,对全液压压裂车进行全局功率匹配,分别建立发动机万有特性、变量柱塞泵效率和整机辅助功率的数学模型,采用自适应惩罚函数法构建惩罚函数,以施工比油耗最低为优化目标建立目标函数,基于MFO算法,以压裂泵需输出的压力和流量作为优化输入参数,优化输出需启动的发动机数量、各发动机转速及其柱塞泵排量共计11个调整参数的最佳组合,结果表明,在全部工况下,全液压压裂车施工比油耗维持在4.55~9.91 L/（60 MPa·m³）,且随着负载压力和排量的增加而逐渐降低;与原方案相比,新方案最高可节油35.97%,且节油率随着负载压力的增大而逐渐减小;与机械式压裂车相比,同等工况下,采用新方案的全液压压裂车最高可节油53.74%。     

深海海水液压系统的研究现状与前景

分析了在深海工具中以海水为压力介质的液压系统与传统的油压系统相比所具有的突出优越性,并介绍了深海液压系统在国内外的研究发展现状及其当前急需解决的几个关键技术难题和未来发展前景。     

高空作业车技术现状及发展趋势

对高空作业车的特点及发展的前景进行了分析,指出发展国内大高度高空作业车技术的必要性和紧迫性.统计了国内外高空作业车主要生产企业及其产品,在分析这些产品技术参数的基础上,综述了国外高空作业车的技术特点和国内产品的技术现状.最后,对国内外高空作业车技术进行比较分析,指出国内高空作业车与国际水平的差距,提出了高空作业车始终朝着可靠性、安全性和舒适性的方向发展,并同时并提出了相应的发展对策.     

变负载下机器人液压串联弹性执行器动态位置控制方法

针对变负载下接触环境刚度不确定时液压驱动机器人末端执行器动态性能差的问题,提出了基于时间-误差绝对值积分控制器(ITAE)的液压串联弹性执行器(SEA)动态位置控制方法。首先,根据液压缸的流量连续性方程和活塞与负载的动力学方程,以负载与活塞的位移、速度及负载压力差作为状态变量,运用状态空间法建立液压SEA的五阶状态空间模型;然后,考虑系统带宽、阻抗和重载工况对串联弹簧刚度的不同要求,确定出串联弹簧刚度范围,兼顾系统的快速响应性和稳定性,对时间与误差的绝对值乘积积分,构建基于ITAE的控制器;最后,采用ITAE控制器实现变负载下液压SEA动态位置的精确控制。仿真实验结果表明：在纯惯性负载下,ITAE控制器相比基于灰狼优化的PD控制器(GWO-PD控制器),响应速度快12.5%,稳态误差减小93%;在纯惯性-复合负载切换工况下,当串联弹簧刚度变化时,ITAE控制器相比GWO-PD控制器,响应速度快80%,稳态误差减小18%,而GWO-PD控制器在弹簧刚度较小时产生高频振荡,最大振荡为13.83%;当接触环境刚度变化时,ITAE控制器相比GWO-PD控制器,响应速度快81%,稳态误差减小45...     

基于DMPs的双机器人协同搬运轨迹的学习与泛化

针对双机器人协作系统执行具有强协调约束关系的仿人任务时,存在轨迹学习复杂、协调约束分析欠缺的问题,提出了基于动态运动基元（DMPs）的双机器人协同搬运轨迹学习及泛化方法。首先,从双机器人协同搬运任务出发,分析了双机器人协调约束关系,建立了双机器人运动约束模型。然后,将机器人运动轨迹解耦为位置轨迹和姿态轨迹,采用四元数实现姿态轨迹的无奇异描述,分别建立位置轨迹和姿态轨迹的动态运动基元模型,结合双机器人运动约束模型与动态运动基元模型,兼顾各自的任务要求和相对位姿约束,进而获得双机器人的运动轨迹。接着,开展了双机器人协同搬运轨迹的仿真与实验,结果表明：采用双机器人协同搬运轨迹的学习与泛化方法,当改变起、终点状态时,双机器人定姿态协同搬运的起、终点位置误差分别为0.029 2 mm和0.112 7 mm,变姿态协同搬运的起、终点位置误差分别为0.032 3 mm和0.113 1 mm,终点的四元数姿态偏差为0.001 4、0.002 7、0.001 8、0.003 0,表明该协同搬运轨迹的学习与泛化方法具有较高的运动控制精度,即使起、终点任务参数改变,泛化轨迹仍可保证目标的可达性,验证了提出的...     

水泥乳化沥青混合料施工和易性评价方法及影响因素

为了研究水泥乳化沥青混合料的施工和易性及其对压实性能的影响,基于沥青表面自由能理论,采用拌和扭矩表征该混合料的施工和易性。通过拌和和易性测试设备和旋转压实仪分别测定混合料的拌和扭矩和压实性能。通过抗压强度极差分析法确定常温下混合料的最优配合比方案,提出该混合料的拌和和易性评价方法及影响因素;根据拌和状态和拌和扭矩值确定10℃、25℃、40℃时混合料的最佳含水率与拌和时间的推荐值,并分析3种温度下不同摊铺模拟初压次数时的摊铺和易性对压实性能的影响。研究结果表明:含水率对混合料的拌和和易性有显著影响,10℃、25℃、40℃时的最佳含水率(质量分数)分别为5.25%、6%、6.5%,3种温度下混合料的推荐拌和时间均为12s;整体上随着温度的增加,试件空隙率随扭矩的增加逐渐下降,抗压强度随扭矩的增加而逐渐增大,最佳施工温度为40℃;10℃、25℃时的最佳初压次数为20,相应的试件密实度分别为84.3%和85%;40℃时最佳初压次数为30,相应的试件密实度为85.7%。采用给出的水泥乳化沥青混合料拌和和易性评价方法可为路面拌和施工工艺提供参考,最佳初压次数对应的密实度可对摊铺机振捣梁和熨平板频率参数的选择与优化组合提供参考。     

焊接机器人焊缝跟踪技术的现状与发展趋势

焊接机器人因其高效性在先进制造业中应用广泛,焊缝跟踪的精度和实时性是评价焊接质量的重要指标.焊缝跟踪以传感技术为基础,可实现焊缝的起止点和边缘检测、焊缝宽度测量等,传感器在机器人焊接过程中作用重大.详细分析和综述了机器人焊接过程中用于焊缝跟踪的各类传感器及其技术特点,系统地总结了其应用现状,并对焊缝跟踪技术的发展趋势进行了分析与展望,指出其未来的研究方向.     

基于小臂-作业平台联动的自动调平机制

为使高空作业车在全举升空间均可实现作业平台的自动调平,结合混合臂架结构及举升运动特点,提出基于小臂-作业平台联合动作的双级自动调平方案,并设计出全作业模式的协调控制策略。采用机电液统一建模建立基于自动调平机制的虚拟样机模型,分析了臂架举升至最大作业高度与作业幅度时的自动调平特性。研究结果表明:在2种典型工况下,协调控制策略统一调度并实现了主、辅双级调平系统的输出调平角的合理分配和有效控制,切换点处存在一定的调平滞后,但作业平台倾角被调整至3°范围内,验证了基于小臂-作业平台联动模式的自动调平机制的有效性和合理性,确保了全举升空间范围内的调平性能,为大空间混合臂高空车调平系统的研制提供一种有效的调平方法。     

基于参数估计-滑模阻抗控制的SEA性能分析

重载四足机器人的足部与地面接触过程和步态转换过程中会受到不确定的冲击载荷作用,易导致足部机构载荷过大从而造成结构的冲击损坏。因此,针对使用液压串联弹性执行器（series elastic actuators,SEA）作为足部末端在非结构环境下动态性能差的问题,提出了基于环境参数估计的滑模阻抗控制方法（environmental parameter estimation sliding mode,EPESM）。以阀控液压缸的活塞位移传递函数为基础建立了基于位置内环的SEA阻抗控制模型,并以PID作为基础控制器;为改善SEA阻抗控制的动态性能,根据Lyapunov第二法构建稳定的自适应环境参数估计方法对SEA期望位置进行前馈补偿;为提升自适应环境参数估计方法在SEA工作过程中不同阶段的动态性能和环境变化适应性,使用模糊控制方法对自适应环境参数估计方法中的自适应参数进行寻优;以SEA状态方程为基础构建滑模控制器与PID控制器进行动态性能对比分析。仿真结果表明：在变SEA弹簧刚度工况和变环境刚度下,EPESM阻抗控制的响应速度明显更快,可将调节时间从平均5 s缩短到1 s内,能更快地达到预期位移和预期接触力,且能略微降低稳态误差,使接触力误差保持在±6 N内。在动态跟踪工况下,EPESM阻抗控制的动态性能更好,在快速进入跟踪状态后,可以长时间保持0.2 s以内的相位滞后和5.2%的幅值误差。     

深水环境下压力补偿泵柱塞副的润滑特性分析

压力补偿式柱塞泵可较好地适应深水极端环境,但深水极端环境会使柱塞副的润滑特性发生改变,影响其水下工作性能和应用范围。以压力补偿泵柱塞副油膜的润滑特性为研究对象,考虑深水温度、压力等环境因素对黏度、密度等介质属性的影响,建立深水环境下柱塞副油膜的数值模型,提出在柱塞偏心方向采用坐标轮换寻优和有限差分离散有机结合的方法求解柱塞副膜厚等表征润滑特性的参数。结果表明,在水深1 000 m,主轴转角约90°时,柱塞副油膜出现小于1 μm的极薄区域,且压力极差达80 MPa。改变主轴转速和斜盘倾角时,泄漏量和轴向摩擦力的变化较大气工况下更显著。不同水深下,轴向摩擦力与水深间呈正相关变化,泄漏量的变化则相反。相关研究可为深水环境下泵柱塞副的设计和开发提供有益参考。