小松液压挖掘机机器人化改造

对小松PC02小型液压挖掘机进行机器人化改造.在原液压系统基础上,引入电液比例控制技术,实现挖掘机行走机构、回转机构及工作装置的自动控制;为实现挖掘机的定点挖掘,采用双目CCD视觉传感器采集目标图像,提取目标图像特征后,控制挖掘机行走机构、工作装置运动轨迹及铲斗姿态.经初步实验、仿真,验证方案的可行性,为进一步实现挖掘机的自动化、智能化改造奠定了软硬件基础.     

基于常态挖掘轨迹的铲斗疲劳寿命研究

针对实际挖掘过程中液压挖掘机铲斗铰点载荷谱难以获取、导致铲斗疲劳寿命难以分析的问题,提出基于常态挖掘轨迹的铲斗疲劳寿命分析方法。首先根据实际挖掘过程选取常态挖掘轨迹,对常态挖掘轨迹中各分段轨迹的液压缸理论挖掘力进行计算,得到挖掘阻力载荷谱;然后基于挖掘轨迹对工作装置挖掘过程进行仿真,获得铲斗铰点载荷谱;最后建立铲斗有限元模型,结合挖掘阻力和铰点载荷谱对铲斗静力学和疲劳寿命进行协同分析。以21T挖掘机铲斗为例,采用上述方法对其进行疲劳寿命分析,计算得到了J3J4轨迹中铲斗的最低疲劳寿命为3.293 6×107次。铲斗疲劳寿命分析结果验证了该方法的可行性,为挖掘机工作装置的疲劳分析提供了参考。     

主动式钻柱升沉补偿系统模拟实验及仿真

根据主动式钻柱升沉补偿系统的工作原理,设计并搭建了主动式钻柱升沉补偿系统模拟实验台,利用AMESim软件建立实验台模型并得到补偿缸缸体和活塞杆的位移仿真曲线,利用Matlab／Simulink的xPC Target模块搭建实时控制系统并进行实验。结果表明,同一组PID参数下的仿真结果和实验结果具有较好的一致性,AMESim和Matlab／Simulink软件的应用可以提高升沉补偿系统的设计效率。     

基于刚柔耦合建模的挖掘机动态性能仿真研究

针对挖掘机工作装置刚柔耦合变形对液压控制系统动态特性的影响，结合虚拟样机建模和联合仿真技术进行动态特性研究。利用UG软件建立某型号挖掘机三维模型，通过有限元软件柔性化处理后导入ADAMS动力学分析软件中，构建挖掘机工作装置刚柔耦合虚拟样机。利用AMESim软件和负载敏感原理，建立挖掘机工作装置闭环液压控制系统。通过软件联合构造挖掘机机电液一体化的刚柔耦合仿真模型。针对挖掘机典型挖掘工况和重载举升工况下的运动轨迹进行仿真研究，结果表明：基于刚柔耦合建模的挖掘机液压控制系统动态稳定性较强，重载工况最大位置误差小于0.01 m,位置精度较高，实现了挖掘机刚柔耦合一体化建模仿真。     

挖掘装载机工作装置运动特性分析及控制

针对挖掘装载机多路阀阀口流量控制稳定性不够、导致整机工作效率不高的问题,建立多路阀电液比例控制系统模型,实现挖掘装载机多路阀流量智能调控。基于D-H原理实现装载工作装置运动学和动力学分析;运用MATLAB/Simulink建立装载工作装置的机电液耦合仿真模型;设计PID控制算法实现液压多路阀口流量智能控制,提高装载工作装置运动精度和控制效果。仿真结果表明:基于Simulink平台能够准确高效建立复杂系统机电液联合仿真模型,满足铲斗的平移性和装载工作装置定角度运动的要求。     

基于遗传算法的矿用液压正铲挖掘机优化设计

以液压正铲挖掘机的工作装置为研究对象,通过D-H法对挖掘机工作装置进行分析建模,对斗容为36 m~3某型号正铲挖掘机正铲工作装置进行优化设计,详细论述了目标函数的确定、设计变量的确定和约束条件的确定方法,得到了优化后正铲挖掘机的位置解以及铲斗轨迹、挖掘包络图和平铲过程中角度和平铲距离的对比图像,并对其进行了分析和比较,验证了优化设计的合理性。     

基于Hammerstein模型的液压挖掘机非线性预测控制模型

液压挖掘机系统模型结构复杂,计算繁琐且分析耗时,无法满足高效操作的需求。对此,针对挖掘机模型跟踪性能较差的问题,采用Hammerstein模型,实现液压挖掘机的预测控制。通过液压挖掘机系统结构的理论推导,对复杂的液压挖掘机模型进行简化,建立具有Hammerstein结构的液压挖掘机非线性模型。结合序列二次规划算法对该非线性模型进行求解,实现对液压挖掘机非线性模型的预测控制。在MATLAB/Simulink环境下对回转装置、动臂、斗杆和铲斗的控制进行仿真和分析。结果表明：回转装置、动臂、斗杆和铲斗实际位置与预期位置存在较小偏差,且先导压力没有出现过于频繁的冲击,气缸压力波动幅度较小。该液压挖掘机非线性预测控制模型有良好的跟踪性能和较高的控制稳定性。     

抢挖掘机工作装置的可视化性能分析

在推导和分析液压挖掘机工作装置运动轨迹和受力规律的基础上,开发了工作装置挖掘性能可视化软件,该软件可快速准确地描绘出工作装置挖掘范围,并且该软件绘制的挖掘力云图可直观描述挖掘机在某一区域的挖掘性能.为挖掘机工作装置的设计提供理论依据和实用手段,对于国内挖掘机生产厂家消化和吸收国外挖掘机产品的技术,提高国内挖掘机的设计水平,推动国内挖掘机行业的发展具有十分重要的意义.     

双丝旁路耦合电弧高效MIG焊方法及控制系统

提出了新型双丝旁路耦合电弧MIG高效焊接方法,理论分析证明其有利于高效焊接过程,但焊接试验表明该方法在开环情况下焊接过程极不稳定,焊缝成形差.分析了双丝旁路耦合电弧开环不稳定的原因,提出了双丝旁路耦合电弧MIG焊闭环控制方法,采用基于xPC实时目标机技术建立了双丝旁路耦合电弧控制硬件系统,运用Mat-lab/Simulink工具开发了其控制系统的快速原型.结果表明,模糊控制器的控制效果可以满足稳定焊接的要求.在此基础上进行了高效焊接试验,与传统MIG焊方法相比可大幅提高焊接效率.     

基于DEM-MBD耦合的液压挖掘机动力学仿真分析

在实际工况下,液压挖掘机工作装置受到的载荷较大且具有强时变性,因此工作装置各组成杆件及液压缸较易出现各种形式的失效。针对以上问题,选取某型号液压挖掘机作为研究对象,根据液压挖掘机工作装置实际挖掘物料工况,利用多体动力学软件ADAMS建立液压挖掘机虚拟样机模型并利用离散元软件EDEM建立物料模型。通过DEM-MBD耦合仿真分析方法,对液压挖掘机工作装置进行动力学仿真分析,主要获取挖掘物料过程中铲斗受力变化曲线、不同时刻铲斗受力云图,通过对其分析,能够获取铲斗在挖掘作业过程中受力变化情况,为铲斗的有限元分析、优化设计提供理论依据。     

基于观测器和神经网络的液压系统故障诊断方法研究

针对液压系统特点,提出基于观测器和神经网络的故障诊断方法.该方法的原理是基于观测器实现故障的判断,利用经观测器输出训练的神经网络实现故障定位.相对于故障树和专家系统等方法,该方法的优点是诊断速度更快、不需要大样本.仿真结果证明该方法有效.     

基于模糊时变滑模的永磁同步电机调速系统设计

针对永磁同步电机突然加入负载时存在的转速波动和不稳定问题,提出一种基于积分时变滑模面和新型模糊增益趋近律的滑模调速方法。采用积分时变滑模面,在传统积分滑模面中加入一个时变项,借此提升系统的响应速度。改进传统的指数趋近律,加入非线性函数来削弱系统的抖振,同时根据不同的系统状态用模糊算法整定趋近律增益参数,着重于提升趋近速度和系统抗扰动能力。最后,使用李雅普诺夫稳定性判据证明了该控制系统的稳定性。在MATLAB/Simulink环境下将此控制策略与传统滑模控制策略进行对比,仿真结果表明：采用此控制方法的系统响应速度更快、抑制系统扰动和抖振的能力更强,具备更好的综合性能。     

液压位置跟踪系统的多级反演自适应控制

本文在液压系统的位置跟踪控制中，提出了基于逆向递推（backstepping)技术的多级反演自适应控制方法，给出了控制器的设计方法及稳定性分析。仿真实验结果表明，该控制方法能有设地克服液压系统的非线性特性，具有较强的鲁棒性以及良好的跟踪性能。     

自适应逆控制在液压伺服系统中的应用

在液压伺服系统中,由受载体运动引起的输出误差严重影响施力系统的动态加载性能.本文提出了一种自适应逆控制方法来抑制并消除它.本方法以实际系统的输入输出信号为依据,实现系统建模,用被控对象传递函数的逆作为串联控制器来对系统的动态特性进行控制.该方法适用于实时处理的场合,并通过仿真来说明该方法可以较好地跟踪系统,并可以较好地抑制因位置扰动而引起的输出误差.     

A system identification approach to the modelling of pulsed eddy-current systems

The purpose of this article is to present a novel approach in the modelling of pulsed eddy-current systems. Frequency-domain finite element analysis is used to build up a z-domain, finite impulse response (FIR) model. The FIR model allows excitation to be varied without need for the field analysis to be performed again. Furthermore, the proposed approach to the modelling of the system function allows unequal spacing of the frequency samples. This enables greater accuracy of the modelling in the frequency range where the magnitude or phase response of the system varies greatly. The proposed approach was validated on a pulsed remote-field eddy-current system in a ferromagnetic tube. Excellent agreement between predicted and measured response was achieved.     

基于结构图法的控制系统仿真软件

本文介绍了基于结构图法的控制系统仿真软件的功能和实现方法。在数值计算中，采用差分方程法，既大大减少了迭代计算量，同时又保持了较高的仿真精度。利用这种系统界面友好的仿真软件，用户可对线性控制系统、非线性控制系统等方便快捷地建立结构图形式的控制系统仿真模型，从而为复杂控制系统的分析和设计提供了仿真研究平台。     

高频机械冲击处理的焊接接头疲劳强度评定

目的研究结构应力法和缺口应力法评估经高频机械冲击处理的高强度钢焊接接头疲劳强度。方法在名义应力法相关的研究基础上,采用结构应力法和缺口应力法,分析四种常见焊接接头经高频机械冲击焊后处理的疲劳测试数据,通过统计分析得出各评估应力系统下合适的特征强度FAT值。将统计结果分别与各种焊接接头的疲劳测试数据对比,分析其FAT值的适用性。结果分别在结构应力系统和缺口应力系统下导出了特征疲劳强度推荐FAT值。它们采用随材料屈服强度变化的FAT等级和m=5的S-N斜率指数,且与各种接头的疲劳数据符合较好。结论经高频机械冲击处理后,钢材的焊接接头疲劳强度对材料屈服强度有明显的统计差异,需要采用随材料屈服强度变化的FAT等级。采用文中分析得出的结果,可以在不失安全的情况下,充分利用高强度钢材经高频机械冲击焊后处理的优异特性。     

变结构控制方法在热轧卷取机踏步控制系统中的应用

以往热轧卷取机在卷取开始时,由于带钢头部搭头部位与助卷辊发生冲撞,产生过大的冲击.笔者参考实际现场卷取工艺,研制了电液踏步控制系统,以实现助卷辊对台阶的自动回避.针对实验室建造的热轧卷取机踏步控制半物理实验模型,设计了一种滑模变结构控制器,通过设计切换函数以保证系统具有良好的动态特性.仿真结果表明:变结构控制能够有效地克服系统变参数的影响,可以取得较高的伺服跟踪效果,使系统具有较强的鲁棒性和良好的动态性能.     

Investigation of front pool width penetration control for application to varying plate thickness

Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｏｆｆｒｏｎｔｐｏｏｌｗｉｄｔｈｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｆｏｒａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｔｏｖａｒｙｉｎｇｐｌａｔｅｔｈｉｃｋｎｅｓｓ￥ＩＬＹｉｄａｎａｎｄＲ．ＷＲｉｃｈａｒｄｓｏｎ（ＷｅｌｄｉｎｇＤｅｐａｒｔｍｅｎ...