液压系统脉动主动控制研究现状及展望

液压系统的流量脉动会引起压力脉动，脉动过大会产生管道振动、辐射噪声、发热、元器件寿命缩短等不利影响，抑制流体脉动对液压系统的稳定性有着重要作用。相比于液压系统脉动的被动抑制，主动抑制能更好地在非线性变工况和定工况系统中抑制脉动。介绍液压系统流体脉动机制及危害，将主动抑制策略分为伺服作动筒控制、特制液压管路控制和液压阀控制三大类，分析其工作原理、控制特点及优缺点。总结和分析国内外液压系统脉动主动抑制方法的研究现状，最后对液压系统流体脉动主动抑制技术的发展前景和方向进行展望。     

压力脉动作用下管道的流固耦合瞬态分析

针对液压输流管内的压力脉动研究,提出流体压力脉动的计算方法和管道流固耦合分析的计算模型。对流体压力脉动进行编程,得到压力脉动作用产生激振力的变化。建立管道和流体实体模型,采用UDF技术将脉动压力编译到流体中,从而进行流固耦合瞬态力学分析,得到异径管和弯管处流体压力变化以及管道的应力和变形情况。研究结果表明:压力脉动沿管道传播发生衰减,其产生的激振力对弯管破坏较大;弯管段流体产生压力集中,进而引起弯管段变形大于异径管段。将压力脉动加载到管道中,对输流管道研究具有一定参考价值。     

周期性脉动流体对飞机液压管路振动特性的影响

为研究在周期性脉动流体作用下飞机液压管道的振动特性,分析周期性脉动流体引起管路系统振动机制,建立流体脉动压力影响液压管路振动特性的数学模型,利用有限元软件ANSYS建立某型飞机液压管路的三维模型。考虑不同管道材料和流体脉动因素对管路系统振动特性的影响。结果表明:周期性脉动流体容易引起液压管路剧烈的振动响应,管路材料刚度和管路长度直接影响液压管路振幅;液压管路在不同方向上的振动幅值存在差异,容易引起管路振动的不均匀性。     

电液伺服阀前压力脉动的仿真研究

本文运用流体网络理论结合液压伺服系统对电液伺服控制系统进行了分析研究，通过仿真研究伺服阀前的压力脉动情况，分析了蓄能器对衰减压力脉动的效果以及压力脉动对液压系统控制精度的影响。     

一种新的液压系统故障特征信号消噪方法研究

现场采样获得的液压系统压力脉动信号通常含有很多的噪声,如果不能有效地消除噪声,那么故障特征参量的提取将会受到很大的影响,从而影响液压系统故障诊断的准确性。针对压力脉动信号非平稳随机性、统计特性不可预知等特点,提出一种基于小波自适应滤波的信号消噪方法,并将其应用于采集到的液压系统压力脉动信号的消噪中。通过实例分析,验证了基于小波变换的自适应滤波的信号消噪方法要优于传统的自适应滤波的信号消噪方法。     

改进型蓄能器设计与分析

为了抑制舰船舵液压系统压力冲击，提出一款新型液压减振降噪装置，将气囊、磁流变液阻尼器、阻尼孔3种常见的消振方法集成在一起。通过查阅液压手册，确定气囊的体积、压力参数；基于AMESim仿真，确定阻尼孔的数量、直径和长度；结合Lord公司生产的磁流变液阻尼器，确定磁流变液阻尼器的参数。基于AMESim，搭建改进型蓄能器仿真模型。结果表明：改进后的蓄能器在冲击模式下的插入损失大于15 dB；流量脉动模式下，当流量脉动频率大于100 Hz时，其插入损失大于10 dB;脉动频率越高，插入损失越大。     

液压主动滤波闭环数字控制方法的研究

本文讨论了闭环控制液压主动滤波的原理，给出了液压主动滤波系统的辨识结果。在分析主动滤波控制特点的基础上提出了数字PD变增益、变相位控制策略，并采用8098单片机实现控制算法，取得了脉动衰减度22．56dB的效果。并指出进一步提高脉动衰减度的方法。     

二级随动液压消音器的设计及特性分析

液压系统中，泵源客观存在固有脉动频率和回冲脉动频率，流体脉动使液压系统产生振动，影响系统的工作寿命。固有脉动频率与回冲脉动频率随着泵的转速的改变而改变。以H型二级液压消音器为研究对象，设计一种能根据泵的转速来改变结构参数并能即时衰减上述2种脉动频率的二级随动液压消音器。结果表明：该二级随动液压消音器能够同时对两种脉动频率进行衰减，且运动轨迹符合线性关系，具有易控的特点。     

结构共振式滤波器试验研究

分析液压系统振动与噪声的危害,设计制造一种基于流体一结构(Fluid-structure)耦合振动的结构共振式液压脉动滤波器.在液压脉动滤波试验台上,通过测试滤波器前后的动态压力,检验滤波器的使用性能.结果表明:结构振动式滤波器对液压脉动衰减具有一定的作用,但具有频率选择性;滤波器在衰减液压脉动的同时也消耗了系统能量.该方法为液压系统振动控制提供了新的技术手段.     

多孔液压消音器的数学建模及衰减特性分析

对多孔液压消音器进行了物理建模,并推导出其传递矩阵;利用MATLAB编程,得到多孔液压消音器的衰减特性曲线。通过对特性曲线分析,结果表明:多孔液压消音器能够有效地吸收流体脉动,为相关研究提供了参考。     

液压缸脉冲式激振系统数学建模及其实验测试研究

液压激振系统为液压传动领域一个重要的研究方向。在分析液压缸脉冲式激振系统激振过程的基础上,建立液压缸两腔压力和流量波动的微分方程。通过测试得到了脉冲式激振系统中液压缸脉冲式液压变化频率规律,从波形规律可看出两液腔压力变化规律与理论分析相一致。在定量泵供油的节流调速系统中,将流量控制阀和溢流阀配合使用,以借助控制机构使阀芯相对于阀体孔运动。压力损失会使得振动幅值稍有降低的变化趋势,但这影响不大。液压脉冲系统的液腔脉冲式变化频率规律的研究为相关振动系统的设计提供了理论依据。     

基于自抗扰控制的直驱电液伺服系统仿真研究

针对直驱式电液伺服系统中存在的非线性特性和外部扰动导致系统流量供给不平衡问题,基于自抗扰控制理论,提出一种基于三阶线性自抗扰控制的液压缸位置控制方法,实现直驱式电液伺服系统电机转速与液压缸位置的闭环控制。同时针对传统系统建模不精确导致控制效果差的问题,在理论分析的基础上,结合电液伺服系统的性能和实际工况,基于AMESim建立直驱式伺服液压系统仿真模型。通过建立AMESim和Simulink的联合仿真模型,验证控制器的有效性。结果表明：该控制策略可以有效消除由于流量供给不平衡导致的液压缸在换向运动时出现位移波动,液压缸位移的平均绝对百分比误差为4.4%,较好地实现位置跟踪。在外负载扰动的情况下,系统具有较强的抗干扰能力,从而保证系统的稳定性。     

压力脉动连续吸收器的研究

基于液压脉动产生的机理,建立产生液压流量脉动的数学模型,分析了脉动频率、过流面积与压力脉动幅值的关系,设计了一种压力脉动连续吸收器,并对该吸收器进行试验。试验结果表明多次吸收压力脉动可有效降低压力脉动幅值。     

高空带电机器人臂架稳定性优化控制仿真研究

以高空带电机器人的臂架变幅液压系统为研究对象,介绍臂架结构和变幅液压控制系统。针对该高空带电机器人作业时出现的臂架振动、抖动现象,采用PID控制器对臂架液压控制系统进行优化。建立平衡回路数学模型,运用多领域仿真软件AMESim 对变幅液压缸动态过程进行仿真,对比优化前后液压缸的动态特性。通过搭建实验平台对PID优化的控制系统进行实验。结果表明: PID优化控制能大大缩短液压缸活塞杆速度波动时间和降低速度波动幅度,可以有效改善臂架系统工作过程中出现的振动、抖动问题,提高臂架的稳定性。     

三态缸式数字液压变压器的设计与实现

为了扩大数字液压变压器的变压比范围、实现变压比的平滑调节,设计一种三态液压缸式数字液压变压器,可以通过各级液压缸运行状态的不同组合实现变压比按自然数规律离散变化,给出其设计结构与实现方法。三态缸式数字液压变压器与BISHOP等设计的数字式液压变压器相比,充分利用了液压缸的3种运行状态,使得在使用相同数量液压缸前提下可以构造出更多的变压比,使变压更加平滑。对比分析了两种设计方法下液压缸的利用率和液压机构控制单元出力波动大小,该设计下液压缸利用率更高,液压机构控制单元出力波动更小,更加经济;而且使用的液压缸数量越多,优势越明显。     

辊式矫直机液压缸主从同步控制压下精度研究

针对辊式矫直机4个液压缸同步压下驱动的情况,在传统闭环同步控制的基础上提出了一主三从的液压缸主从同步控制方案,并阐述了其基本原理。然后利用MATLAB/Simulink软件对辊式矫直机采用一主三从的主从同步控制进行了仿真模拟,模拟结果为液压缸位移波动平均值为0.189 mm,波动最大值为0.273 mm,而矫直压力波动平均值为0.6 MPa,波动最大值为0.68 MPa。最后依托济钢11辊辊式矫直机对闭环同步控制和主从同步控制进行了实验对比研究,通过对矫直辊缝值和矫直力大小的数据进行分析,可知相较于传统的闭环同步控制,选用主从同步控制能取得更好的位置精度和矫直压力控制。     

含泄漏层的井下水力增压器增压特性研究

为了进一步提高水力喷砂射孔技术的射流压力,摆脱传统的地面增压方式因压力传输困难、能耗高等原因对深层地层岩石压裂难的困境,基于实际射孔工艺要求,设计了井下水力增压器。根据井下水力增压器的结构和工作原理,考虑活塞与活塞筒之间的泄漏层对增压效果的影响,建立了增压缸流体域模型,利用动网格技术对增压缸的增压特性进行数值模拟研究。研究结果表明:增压过程中,增压腔压力和流体出射速度均随时间先增大后逐渐呈现出高频周期性波动的规律;增压腔压力和流体出射速度随输入压力和低压腔与增压腔流体的有效作用面积比的增大而增大,且增压腔压力近似等于输入压力和有效作用面积比的乘积;泄漏层厚度对增压腔压力和流体出射速度的波动性影响很大。该研究结果为后期增压器结构设计和参数优选提供了参考。     

天车式半主动钻柱升沉补偿系统多学科仿真分析

为了对天车式半主动钻柱升沉补偿系统样机设计方案进行原理验证,基于SimulationX多学科仿真软件构建了液气回路和多体机械系统联动模型,分别针对被动补偿工况、主被动联合工况和液压介质发生泄漏的工况开展动态响应分析研究。研究表明:该天车式半主动钻柱升沉补偿系统的补偿精度、蓄能器压力波动、被动补偿液压缸结构稳定性达到设计目标和规范的要求。液压介质泄漏量较小时,系统仍能保持补偿功能,符合船级社相关规范的要求。研究结果为我国天车式半主动钻柱升沉补偿系统的研制提供参考。     

一种隔离式高（低）温液压系统

提出一种隔离式高（低）温液压系统。对传统的液压系统油温控制技术进行了改进，以常温液压缸换向系统为前级主动，推/拉隔离缸进行循环工作；两件隔离缸往返的油液形成封闭系统，油液循环流动，经过油温控制装置，对其进行加热或制冷，使其达到额定的高（低）温。其优点是仅需要对隔离缸的油液进行温度控制，显著缩减了需要控制温度的油液容积，从而降低了温控设备的功率和复杂性；温度平衡后，加热（或制冷）仅需要补充热消耗，运行功率小。该技术在实践中取得了良好的效果。