基于线性扩张状态观测器的机械臂变负载滑模控制

大型串联机械臂液压控制系统存在变负载及外干扰问题,机械臂不同工作姿态的等效质量会造成液压缸系统固有频率变化,影响系统动态特性,为此提出一种基于线性扩张状态观测器的滑动模态控制策略(LESOSMC)。以破拆机器人机械臂为研究对象,仿真试验结果表明:LESOSMC在机械臂处于不同姿态时,保持了很好的动态特性和稳态精度,对周期正弦信号也具有良好的跟踪性能。LESOSMC在机械臂变负载控制中具有良好的鲁棒性,满足重载液压机械臂关节位置控制的要求,为解决液压重载机械臂关节液压缸的位置控制提供了有效的工程方法。     

基于电液混合储能的电动挖掘机动臂节能驱动系统特性

针对现有电动挖掘机采用多路阀控系统造成的能效低、电池装机容量大但续航时间短的不足，提出一种变转速双泵直驱液压挖掘机动臂系统。根据动臂液压缸面积比配置2个液压泵/马达的排量，实现液压缸流量匹配。采用液压蓄能器与超级电容进行混合储能，实现动臂重力势能的高效回收利用。分析所提系统的工作原理，建立系统多学科联合仿真模型，分析系统运行特性和能量特性。研究结果表明：双泵直驱挖掘机动臂系统具有良好的控制特性，速度运行平稳。与传统多路阀控系统相比，双泵直驱挖掘机动臂系统节能效果显著，蓄能器压力21 MPa和容积180 L时，重力势能回收效率为79.9%,能耗减少64.6%,进一步通过合理选择蓄能器工作压力和容积，双泵直驱动臂系统的节能效果可达到65%以上。     

基于51单片机的液压机械臂闭环控制系统设计

针对多关节液压机械臂开环控制精度低的问题,设计了一套基于51单片机控制的液压机械臂闭环控制系统。在上位机图形界面上输入控制数据,经串口通信到51单片机,通过控制电磁阀的导通来驱动机械臂运动;同时单片机可根据光电编码器实时采集的各关节运动角度,进行反馈控制,形成一个闭环控制系统,以减小机械臂运动误差。     

基于MATLAB的负重外骨骼多目标优化

简述一种液压驱动型可穿戴式负重外骨骼的整体结构设计;建立多目标优化模型,以膝关节液压缸受力最小和质量最小为目标,运用多目标优化方法中的线性加权和法对其进行优化处理,化多目标优化问题为单目标优化问题;分别利用MATLAB中的fmincon函数和遗传算法对该模型进行优化,使得液压缸的受力值和质量都大大降低,为负重外骨骼驱动系统节约了能耗,延长了使用寿命。     

马铃薯升运装车液压系统性能分析

为降低马铃薯收获过程中的人工成本,设计马铃薯升运装车液压系统。基于升运装车液压系统工作特点,在拖拉机转速为1 500 r/min工况下,分析机械臂升降液压缸及输送带驱动马达的压力和流量特性。结果表明:采用液压单向限流阀的一级机械臂液压回路,机械臂伸出时的流量基本维持在30 L/min,系统稳定性较好;液压马达启动时为克服系统静摩擦力,输出压力和流量变化较大,输送带平稳运行后,输出流量趋于稳定。     

基于套索驱动机械臂柔性伺服系统抑振控制

套索驱动机械臂中的独立关节伺服系统受到时变位姿和关节柔性的影响,会出现振动的问题,进而影响机械臂的运动精度。采用模糊整定的控制策略,通过提高伺服系统的转角控制精度间接的抑制机械臂的振动。首先,根据套索传动原理建立了机械臂柔性关节伺服传动系统的动力学模型,求得系统速度环中负载转速到电磁转矩的传递函数;其次,根据极点配置策略适当选取机械臂位于不同位姿下的比例积分(PI)控制器参数,并应用模糊整定控制策略实现控制器参数的实时调整;最后,通过数值仿真和机械臂控制实验,验证了方法的有效性。结果表明,所提出的控制策略可以更好地抵消转动惯量变化引起的速度波动,从而改善柔性关节的转速输出。     

基于简化模型的阀控液压缸活塞运动速度控制方法的研究

对阀控液压缸活塞运动速度的有效控制,有利于提高液压伺服系统的工作精度。设计一种与非线性摩擦力相关的简化模型,用以对液压缸活塞运动速度进行控制。分析比例方向阀控制的液压缸的结构,建立比例方向阀的闭环传输函数。通过液压缸两个腔室的压差,计算比例方向阀中液压介质的体积流量方程,并在此基础上求取液压缸压力值的连续方程,进而得到了液压缸活塞运动速度与非线性摩擦力之间的全阶模型。最后,在闭合的液压回路中,通过负载的压力值,简化了液压缸压力值的连续方程,从而求取了液压缸活塞运动速度与非线性摩擦力之间的简化模型。实验中,利用此方法对方波、正弦波以及随机激励信号产生的目标速度进行了追踪测试。测试结果显示:此方法相比滑模控制方法,在对方波、正弦波以及随机激励信号下产生的目标速度进行追踪时,追踪误差分别减少了9.2%、11.22%以及11.13%。说明此方法能够对液压缸活塞运动速度进行准确的控制。     

遗传优化模糊控制方法及其在液压动力系统控制中的应用研究北大核心

节能和精确控制是液压控制追求的两大目标。针对传统液压系统存在的高能耗、低响应速度的特点,采用节能型液压动力源永磁伺服电机直接驱动定量泵,取代原有的异步电机驱动液压动力源,形成一种新型节能、响应快速、易实现闭环控制的液压动力系统。鉴于负载变化过程中流量和压力的耦合特性,设计了流量、压力双闭环反馈控制液压系统,基于变频调速理论实现对液压源流量的精准控制,同时通过比例溢流阀模拟负载实现了对系统压力的精确控制。针对上述液压系统,提出一种改进遗传算法优化的模糊控制策略,同时对系统流量、压力进行精准控制。仿真和实验结果表明:采用该改进遗传算法优化的模糊控制策略较传统液压控制方法具有更好的控制性能和节能效果。     

基于多仿真模型的动臂势能再生控制策略研究

液压挖掘机工作时,动臂频繁下降会造成大量重力势能浪费,因此动臂势能再生能够有效提高挖掘机能耗效率。基于1.7×104 N液压挖掘机实验平台,设计一种组合式节能型动臂结构及其液压再生回路,建立动臂动力学模型、液压模型与控制器模型,进行多仿真模型联合仿真,提出基于模糊PID控制策略进行动臂势能再生控制。结果表明：与传统PID控制的无蓄能器模型相比,模糊PID控制的动臂势能再生系统节能效率达到25.57%,高于传统PID控制策略的18.04%。     

交通锥回收机械手液压缸铰接点位置优化

基于一种交通锥回收机械手液压缸铰接点位置对交通锥回收稳定性的影响,研究了其液压缸铰接点位置与交通锥运动、受力之间的关系,建立了以最小化交通锥水平加速度峰值为目标的液压缸铰接点位置优化模型,通过罚函数将有约束优化问题转化为无约束优化问题,形成了新的目标函数,利用粒子群优化算法,求得液压缸铰接点位置的最优解。对优化前后的模型进行仿真,仿真结果表明,在满足液压缸最大工作压力限值的前提下,液压缸铰接点位置的优化大幅度降低了交通锥水平加速度的峰值,提高了交通锥回收的稳定性。     

液压挖掘机功率匹配的节能优化设计

对公司30 t挖掘机发动机和主泵的工作特性进行分析,运用模糊控制系统理论建立控制过程模型,对动力系统进行节能优化功率匹配设计。在该挖掘机上进行对比验证,观察挖掘机内泵压力和外泵压力的变化,表明采用新型节能优化功率匹配系统在主泵比例电磁阀电流调节上更加快速和稳定,内泵压力和外泵压力跟随负载变化更加迅速和稳定;进行多次动臂动作测试分析,工作装置动作更加迅速,整体油耗有所降低。结果表明,新功率匹配系统达到公司要求的各项性能指标。     

一种高集成一体化液压能源设计及其密封优化

为适应未来导弹对舵机舱轻质小型化的需求,提出一种液压能源系统设计。采用液压能源集成一体化技术,将原本独立的液压部件的芯体集成为一体式能源,在不牺牲技术性能的前提下,达到液压能源系统的轻质、小型化目的;同时优化液压能源配流盘、活塞调节结构、柱塞滑靴组的密封设计,降低液压泄漏、提高容积效率。仿真和试验结果表明:高集成的一体化液压能源设计实现了弹上用液压能源的轻质、小型化,同时有效降低了液压泵的泄漏量,具有效率高、零流量输入扭矩小、对弹上电源需求低的特点。     

复合储能式装载机混合动力系统协同优化

复合储能混合动力系统实现了能量高效回收再利用,但整车经济性能并未达到最优效果。因此基于MATLAB/Simulink建立整车后向仿真模型,在对复合储能混合动力系统3个子系统进行分析的基础上设定相应的目标函数,并利用Isight软件对多系统进行协同优化。利用整车仿真模型对获得的关键参数优化结果进行分析,结果表明整车经济性能明显提升。利用硬件在环仿真试验平台进行验证,仿真与试验所得结果基本吻合,证明协同优化算法对装载机复合储能混合动力系统的优化切实有效,为该系统的设计应用提供了参考。     

受能量约束的移动机器人最优路径规划

在确保移动机器人持续生存前提下,为了尽量减少机器人的能量消耗,通过定义一些基本运算操作符的运算规则对粒子群算法进行改进,并提出基于动态能量阈值和改进粒子群算法的单机器人多充电站最优路径规划方法,来达到能耗最优。单充电站与多充电站情况下的仿真对比证明:该算法具有很好的寻优能力与收敛效率;在确保移动机器人持续生存的同时,两充电站情况下的能耗比单充电站的能耗平均降低7.03%。因此,在合适的位置增设充电站更有利于降低能耗。     

基于节能的液压电梯设计与优化研究进展

液压电梯具有运行平稳、乘坐舒适、承载力大、噪声小、安装灵活、运行维护简便等优点，在国内外中低层电梯市场具有巨大的应用前景。然而，液压电梯较高的运行功率和能耗有悖于现代电梯工业绿色节能的发展理念，成为制约液压电梯发展和推广的主要瓶颈，因此，降低运行功率与能耗对液压电梯技术的发展具有重要的意义。综述了基于节能的液压电梯系统设计与优化的研究进展，为液压电梯节能技术研究提供参考，并展望了液压电梯节能技术发展的研究前景。     

新能源智能装配车间的AGV物流仿真与优化北大核心

以新能源电池包智能装配车间为背景,针对自动引导车(AGV)的数量和运载能力对产线生产的影响进行研究。分析该智能装配车间的特点,设计基于物料整包配送的AGV响应规则;采用SIMIO软件建立实际生产场景的AGV物流仿真模型;以该智能车间的实际生产数据为例,结合统计学手段,采用方差分析、敏感性分析优化AGV数量和运载能力;进行49组全因子实验。结果表明:AGV数量对设备利用率、AGV平均利用率和AGV的行走路线总长度具有显著统计性影响;基于响应优化方法获得了最佳的AGV优化配置方案,为企业配置AGV提供参考。     

基于模态应变能灵敏度的数控机床床身结构分析与优化

基于床身有限元模型进行模态分析,选取1阶模态下模态应变能集中的位置,引入灵敏度分析方法对床身的设计尺寸进行优化。优化结果表明:优化后1阶模态应变能分布均匀,降低了床身质量,同时可以减少结构优化的盲目性,提高优化效率。文中的优化设计过程与方法可推广到机床其他部件的结构动态性能优化中,从而为机床整体结构动态特性的改进、优化设计提供了重要的方法和理论依据。     

曳引电梯蓄能器储能液压节能系统及电容能耗研究

根据曳引电梯运行特征与蓄能电池储能特点，引入电容补偿方法实现系统的能力回收，设计一种基于蓄能器储能的曳引电梯液压节能系统。该系统实现储能过程与曳引机负载间良好匹配，可以通过电容吸收多余能量，有效降低了能量损耗。仿真结果表明：在轻载上行与重载上行下，表现为正能量，能量被存储到电容中；在重载上行与轻载下行中，电梯表现为负能量，电容能量被释放出来为电梯提供驱动力；曳引机在发电阶段形成更高电荷，电容开始存储，超出蓄能器能够存储能量，形成了更高电容电压；曳引机电动阶段形成了更小电荷，电容能量释放，为系统运行提供驱动力。在能量流动阶段各元件都存在能量损耗，在下行阶段损耗随着负载的增加表现为较低的变化，此系统对负载适应度很高。     

波浪能装置液压式蓄能系统设计

蓄能系统是漂浮式波浪能装置液压式能量转换系统中的储能环节。以漂浮式波浪能装置液压式能量转换系统为研究对象,介绍了液压式能量系统中的蓄能系统的组成,分析了该系统在大浪下实现稳定发电和小浪时实现0-1发电的原理,建立了预充压力、最低工作压力和最高工作压力、蓄能量几个关键设计参数之间的数学模型,通过计算实例进行数值模拟,获得了大量试验数据。试验结果表明:最高工作压力与最低工作压力在数值上差越大,蓄能系统单个循环释放出的蓄能越多,蓄能系统的成本越低;设计的预充压力安全值为最低工作压力的80%;蓄能量与最高工作压力、最低工作压力、预充压力之间存在耦合关系。