泵控液压系统中马达转速稳定控制及仿真分析

泵控液压马达系统中,由于外负载突变会导致发动机转速变化,进而引起变量泵转速改变,最终造成液压马达转速波动量过大及调整时间过长。针对变量泵-定量马达闭式液压系统,构建数学模型,得到传递函数框图,分析负载变化导致马达转速波动的原因。提出一种前馈补偿控制方法,通过实时改变变量泵的斜盘摆角来补偿变量泵转速扰动而引起的流量变化。推导补偿函数,并分别对阶跃100%负载、阶跃20%负载工况及斜坡100%负载、斜坡20%负载工况进行仿真。结果表明：增加前馈补偿控制后,马达转速波动量最大减少了3.87%,调整时间最多缩短了1.77 s。     

基于LQ的变转速泵控马达系统转速控制研究

以变转速泵控马达系统为研究对象,为提高马达转速抗负载干扰能力,以马达转速稳定输出为控制目标,研究变转速泵控马达系统转速方法。建立了变转速泵控马达系统数学模型,以数学模型为基础,提出了基于线性二次型(LQ)的马达转速控制方法。以某企业泵-马达测试试验台为基础,对所提出的控制方法进行仿真与实验研究。结果表明:该方法具有良好的控制效果,实现了马达转速的稳定输出。研究结果为变转速泵控马达系统的应用奠定了的理论与实践基础。     

液压抽油机动态功率匹配研究

基于二次调节技术蓄能器储能式液压抽油机在工作时,悬点速度不稳定,与负载液压缸相连的变量泵/马达输入或输出的功率和与蓄能器相连的变量泵/马达输出或输入的功率不匹配,导致电机功率不稳定,甚至电机反转。根据系统能量转化关系提出基于前馈控制的动态功率补偿原则,仿真结果表明:两个周期内电机功率波动减小,且在悬点速度变化过程中不会逆向运转向电网供电,实现了与蓄能器相连的变量泵/马达排量自适应调节。抽油机悬点载荷受随机的不确定干扰时,采用降维观测器重构负载扰动,并通过前馈控制消除负载扰动对系统输出的影响。仿真结果表明:该控制减小抽油杆速度的超调量,提高了速度稳态精度,实现了与负载液压缸相连的变量泵/马达排量自适应调节。     

基于AMESim的液粘调速离合器PID控制特性研究(英文)

为了准确模拟液粘调速离合器电液比例闭环控制特性,使系统能达到稳定转速的目的,基于AMESim仿真软件构建液粘调速离合器PID闭环控制系统仿真模型。采用Ziegler-Nichols整定法确定了PID参数,研究了液粘调速离合器闭环控制系统输出响应特性,分析了PID参数对输出特性的影响。结果表明,该方法能准确地模拟液粘调速离合器PID闭环控制输出响应特性,PID参数对系统输出响应特性和转速稳定性均有较大的影响。通过PID闭环控制系统,液粘调速离合器可以达到恒转速控制,得到的仿真结果为控制器的设计提供了参考依据。     

基于AMESim和MATLAB/Simulink联合仿真的采棉头液压系统设计

为解决采棉机采棉头液压马达由于负载不断变化引起的转速不稳定和不同步的问题,采用AMESim和MATLAB/Simulink联合仿真的方法,对采棉头液压系统进行了AMESim液压系统建模,在施加不断变化的负载情况下进行PID控制和模糊自整定PID控制仿真。结果表明:施加PID控制要比不施加任何控制的液压马达转速更加稳定,转速更加趋近于设定值;模糊自整定PID和PID控制都可以使液压马达转速趋近于设定值,但模糊自整定PID控制比PID的控制马达同步精度更高。     

基于单神经元PID自适应的液压型风力发电机组恒转速控制

以新型液压型风力发电机组为研究对象,针对风速随机变化引起变量马达转速恒定困难的问题,提出一种基于单神经元PID自适应控制的方法,深入研究单神经元PID自适应控制器参数对变量马达恒转速控制性能的影响。利用AMESim仿真软件建立定量泵-变量马达液压模型,联合MATLAB/Simulink仿真软件进行了仿真研究。仿真结果表明:相比于经典的PID控制方法,单神经元PID自适应控制方法对变量马达恒转速控制具有良好的效果,增强了系统的抗扰动能力,提高了变量马达恒转速输出精度。     

舰载大口径弹药扬弹机的液压系统设计与仿真

针对大口径弹药的舰船扬弹机液压系统工作中油马达输出转速波动导致扬弹速度不稳、可控性低的问题,在了解扬弹机工作原理基础上,通过替换定量泵为变量泵、添加转速传感器和PID控制器,对液压系统结构进行了设计。采用传递函数法建立了系统数学模型,基于Simulink建立了系统仿真模型,对马达输出参数进行了仿真计算。分析结果表明:改进后的系统输出更加稳定灵敏,具有一定的可行性。     

基于遗传算法泵控液压马达系统优化研究

基于AMESim建立了泵控液压马达系统仿真模型,分析液压马达排量和负载惯量对液压马达轴转速的影响规律。以马达转速达到300 r/min的响应时间为目标函数,利用遗传算法进行了参数优化。优化后,马达排量为201 m L/r、负载惯量为3 kg·m~2,泵控马达系统马达轴转速响应时间减小,波动降低。     

基于AMESim的防突钻机液压系统动态仿真分析

分析全液压防突钻机回转液压系统的工作原理,利用AMESim软件建立其仿真模型,并进行动态仿真分析,得到了不同负载下马达进口压力变化曲线,并通过现场模拟试验验证了仿真结果的正确性;对影响系统动态特性的因素进行分析,得到不同等效黏性阻尼系数的情况下马达输出转速和进口压力的响应曲线。试验和仿真结果表明,该回转液压系统具有良好的动态特性以及很强的负载适应性。     

泵控马达系统响应特性和效率特性的研究

建立了泵控马达系统仿真模型,对系统响应特性进行仿真研究和试验验证,结果表明:变量泵排量比由电信号决定,定量马达转速由电信号和泵转速共同决定。建立了静液压系统效率模型,对效率特性进行比较研究和试验验证,结果表明:泵控马达系统在大排量、中压、中高转速范围内具有良好的效率特性。     

变量泵驱动变量马达系统协调控制算法研究

为了克服变量泵控制变量马达系统中泵和马达独立控制而存在系统溢流损失大、调节速度慢和没有发挥系统潜能等缺点,提出变量泵控制变量马达系统协调控制算法。变量泵对马达转速进行主动闭环控制;变量马达根据变量泵排量和马达转速要求进行预测控制而实现变量泵和变量马达的协调控制。变量泵闭环控制是时变系统,采用单神经元自适应PID控制算法;而对于变量马达控制,首先根据马达转速要求和变量泵排量计算马达预测排量,而后根据马达转速误差和转速误差变化率运用模糊控制算法修正马达预测排量而得到马达实际控制排量。对比仿真和实验表明:协调控制算法提高了变量泵控制变量马达系统响应速度,减少了系统溢流损失,验证了协调控制算法的正确性和有效性。     

单轨吊起吊马达先导式电液比例同步控制仿真分析

为了克服单轨吊偏载起吊和负载波动工况,提高设备的安全性,提出一种单轨吊起吊马达Fuzzy-PID同步控制系统。分析该系统液压工作原理,选择主从同步控制策略;在AMESim和Simulink中建模;进行联合仿真,并与PID进行比较,分析系统的同步性和鲁棒性。仿真结果表明：单轨吊起吊马达采用Fuzzy-PID是切实可行的,与PID相比具有响应速度快,超调量小,鲁棒性好的优点。Fuzzy-PID在偏载起吊时,系统在08 s内达到稳定转速,相对于PID提高了42.1%;最大同步误差为35 r/min,相对于PID降低了27.1%;稳定后同步误为0.6 r/min,相对于PID降低了40%。负载波动时,系统在0.4 s内达到稳定转速,相对于PID提高了429%;最大同步误差为13 r/min,相对于PID降低了9%。故Fuzzy-PID可以有效解决起吊马达偏载起吊和负载波动工况,能保证单轨吊起吊动作平稳、同步、安全进行。     

液压系统自适应模糊PID联合仿真研究

根据液压机械无级变速器传动原理，结合HMCVT试验台架、泵控马达测控系统及HMCVT测控系统，对双向变量泵工作效率进行分析，通过Design Expert10建立多元回归模型,并用响应曲面法分析各因素对双向变量泵的效率的影响。为提高变量泵控定量马达系统的工作效率，通过MATLAB/Simulink和多体动力学软件ITI SimulationX建立模糊控制模型与动力学模型,并进行联合仿真，采用自适应模糊PID控制和普通PID控制2种控制方法对定量马达输出转速和双向变量泵排量比进行比较。结果研究表明：定量马达稳定输出转速时间减少了0.86 s，超调量下降11.4%，排量比稳定输出时间减少0.57 s，超调量下降15.5%。为进一步研究HMCVT效率特性及动态特性提供依据     

基于自适应模糊PID的连续管作业机注入头速度控制研究

连续管作业机工作过程中起/下管速度控制主要依赖手动调节注入头泵的排量、马达压力等。为解决操作复杂、自动化程度低等问题,将连续管作业机注入头液压系统简化为闭式泵控马达系统,将传统手动控制方式改进为自动控制方式。分析泵控马达系统的工作原理,在AMESim中构建泵控马达系统的液压仿真模型;利用MATLAB/Simulink设计出AMESim仿真模型的PID及自适应模糊PID控制模型,从而构成整个系统的闭环控制联合仿真平台。采用PID算法及自适应模糊PID控制算法对系统响应进行仿真分析。结果表明：采用自适应模糊PID控制方式后,液压模型的响应速度更快、无超调和滞后现象、稳态误差更小,泵控马达系统具有良好的动态特性。     

一种高效直驱液压角度位置伺服控制系统的研究和实现

基于直驱式液压系统效率高和阀控伺服系统精度高的特点,提出一种位置二元控制方法。第一元是步进电机控制的数字阀和执行器通过机械负反馈形成的闭环伺服系统,实现系统的精准位置控制。第二元是伺服同步电机控制的柱塞泵系统,系统根据执行器能够达到的加/减速度、最高速度、作动器的排量、初始位置和目标位置的差等,计算所需流量和具体执行的步进电机控制的节奏,并以步进电机控制节奏为参考,控制同步伺服电机速度及相应泵的流量,实现大偏差时高效运行;在小偏差时,在蓄能器压力达到设定值时,关闭同步伺服电机和柱塞泵,避免泵在低速低效区运行,用蓄能器储存的能量实现位置伺服纠偏控制;系统一直运行在高效状态。二元控制方法具有两个简洁的机制实现精准和高效目标,实用可靠。     

液压马达发电机并网转速控制方案及实验验证

风力机与定量泵连接后,气动转矩波动程度对调节机组并网转速具有明显影响,会造成机组传动链可靠度下降。从风速预测以及气动转矩性能出发,设计一种液压马达发电机并网转速控制方案,从而控制机组的稳定并网并减小机组的传动链载荷。采用Simulink软件构建垂直轴液压机组并网转速调控测试模型,之后在机组分别处于固定、阶跃与自然波动风速3种状态下进行变量马达转速调节。平稳风速和随机风速下并网转速试验结果表明,综合运用比例节流阀与变量马达调节可以使系统压力波动幅值达到0.1 MPa,显著降低变量马达的转速高频波动幅度,满足风电机组并网转速控制要求。     

两种变转速电机驱动恒压泵动态及能效特性研究

为了提高电液动力源响应速度、降低能耗,设计变转速驱动恒压泵组成新型的电液动力源。针对不同工况分别采用变频器驱动三相交流电机和伺服电机两种方式驱动恒压泵,通过对构建的电液动力源原理、动态响应理论分析及试验验证,表明变频器驱动交流电机动态响应差,伺服电机驱动动态响应时间不超过0.1 s。进一步对两种变转速驱动进行能耗分析,试验结果表明两种电液动力源能效随着负载压力和转速的升高而增大,当负载压力达到20 MPa、转速提升到1 500 r/min,变频异步电机驱动的液压系统能效为0.74,伺服电机驱动的液压系统能效为0.8。