数字液压缸的新型控制理论和方法

提出数字液压缸的一种新型控制理论和方法,它将油缸、控制阀组和反馈机构集于一体,以多个高速电磁开关阀集成的模块作为控制流量的机构,由磁致伸缩位移传感器和CPU控制器构成的反馈机构实时反馈活塞的位移和速度,通过产生高频振动的PWM信号控制多个高速电磁开关阀集成的模块进行输出,对输出流量进行比例调节和对流速进行变速控制,从而实现对数字液压缸活塞位移和速度的精确控制。最后说明了它在现在以及将来的应用。     

高速开关阀控液压缸的位置控制

为了研究高速开关阀在液压缸位置控制系统中的应用,在分析高速开关阀流量特性的基础上,针对高速开关阀流量控制存在的死区和饱和区,利用脉频调制(PFM)和脉宽调制(PWM)相结合的控制方式对高速开关阀进行补偿,使其流量线性化。在液压缸控制过程中,针对纯反馈的滞后性和前馈控制抗干扰性差的特点,提出了前馈-反馈的控制策略,即对高速开关阀提前给定一定频率和占空比的脉冲信号,利用模糊算法实时调整高速开关阀的工作频率和占空比,对液压缸中活塞的位移误差进行修正,以达到对液压缸中活塞位置的精确控制。利用节点容腔法建立了液压缸的进油和回油支路的流量与力学方程,并在Simulink环境下建立起仿真模型,通过FESTO液压实验平台搭建油路进行实验验证,得出了仿真与实验情况下的液压缸中活塞位移及高速开关阀的频率、占空比特性曲线。仿真与实验对比结果表明：综合运用模糊控制修正的前馈-反馈控制策略与PWM-PFM相结合的控制算法,可有效实现液压缸中活塞位置的精确控制,其误差可控制在-0.3~0.3mm内。     

高速开关阀在液压缸起动与到位过程中的速度控制研究

为了研究液压缸起动和到位过程中的速度控制问题,设计了高速开关阀与液压缸并联连接的油路,即将高速开关阀连接于液压缸有杆腔与无杆腔之间。分别针对液压缸起动和到位两个过程的速度控制问题,开展了仿真与实验研究。研究结果表明,高速开关阀能有效降低液压缸起动时的活塞最大加速度和到位时的活塞末速度,实现起动过程和到位过程中的速度控制。     

参数优化的高速开关阀控液压缸位置控制研究

分析了高速开关阀在脉宽调制控制(PWM)下的流量特性,建立流量-压力方程、力平衡方程,在MATLAB/Simulink环境建立模型。充分利用了前馈控制的及时性和反馈控制的抗干扰性,解决纯反馈控制滞后性的问题,结合建立的位置控制模型,进行位置控制仿真,并对控制参数对位置控制特性的影响进行分析验证;针对位置控制参数人为整定的原因,利用遗传算法(GA)对速度前馈系数、位置反馈比例、积分系数和总控制输出系数进行寻优,得出了液压缸位移、速度、位置控制误差及高速开关阀PWM信号的占空比曲线。结果表明:1)高速开关阀在PWM控制方式下可实现对液压缸的流量控制;2)速度前馈-位移PI反馈位置控制算法可有效降低液压缸伸出过程中的位置误差;3)经遗传算法优化参数后的速度前馈-位移PI反馈的算法可实现液压缸精确位置控制,误差控制在-0.6 mm~0.6 mm内。     

基于高速开关阀的液压缸速度控制系统设计

为了研究高速开关阀在液压缸速度控制系统中的应用,在分析高速开关阀流量特性的基础上,提出了基于高速开关阀的单阀直控式和旁路节流式两种液压控制系统方案,并且采用脉宽调制技术(PWM),根据液压缸的位移信号调节PWM的占空比,控制进入液压缸的流量,间接达到控制液压缸速度、削弱冲击的目的。针对两种应用方案,分别通过Sim ulink建立仿真模型、FESTO液压实验平台搭建系统进行实验的方式,得出了仿真与实验情况下的位移、速度、加速度曲线。仿真曲线与实验结果的对比表明:单阀直控式和旁路节流式两种液压控制系统方案都能较好地实现液压缸速度的控制,其中单阀直控式更加适合于小流量液压系统,而旁路节流式的应用范围较广。     

超磁致式高速开关阀的研究与设计

开发了一种新型的高速开关阀，其切换速度与开口位移有显著提高。与压电晶体式高速开关阀比较，该阀不仅能够获得较大的输出流量，而且耗电功率也大幅度降低，其应用前途可观。     

应用计算机控制的一种先进机械进给系统

应用计算机控制气动组合开关阀，组合多组活塞速度定位；同时应用进给反馈检测计算机中心误差修正达到高精度进给目的。     

一种数字流量阀

随着液压技术的不断发展 ,对液压系统数控化的要求越来越迫切 ,而实现液压系统数控化的关键部件是数字流量阀。现有技术中有许多种数字流量阀 ,比较典型的是由高速开关阀组成的数字流量阀系统。其原理是通过控制其驱动装置信号的脉冲宽或脉冲频率来控制高速开关阀的导通占空比或导通频率从而控制流量。但是由于独立的高速开关阀的输出受负载的影响非常大 ,因而系统必须从执行终端引入位移反馈。这致使控制系统结构累赘。且高速开关阀本身结构也非常复杂 ,造价昂贵。本人在这里提出一种新型的数字流量阀 ,它能在驱动装置每动作一次时 ,向阀外…     

不同形式阀口对数字液压缸性能影响的研究

四通换向阀是数字液压缸重要的组成元件,其阀口形式和尺寸与数字液压缸动态响应特性息息相关。讨论了长方形、U形和三角形3种不同形式的阀口结构,建立其阀口等效通流面积数学模型,得到其流量特性曲线。使用AMESim软件完成了数字液压缸模型的搭建并定义阀口形式和结构参数,研究了不同形式阀口对数字液压缸动态特性的影响。研究结果表明:长方形阀口流量增益最大,因此在液压缸运动所需流量相同的情况下,长方形阀口阀芯位移最小,U形和三角形阀口阀芯位移是长方形阀口阀芯位移的1.59和2.38倍;液压缸稳定运行阶段,长方形阀口形式下的活塞位移误差为1.41 mm,比其他两种形式阀口小73%和110.6%,而长方形阀口时活塞最终位移误差为0.51 mm,比其他两种形式阀口小7.8%和15.7%。最后通过数字液压缸性能测试试验进行验证。     

新型压电高速开关阀结构设计与仿真

利用压电晶体的高输出力冲击特性提出一种压电驱动的新型高速开关阀结构,克服了压电晶体低输出位移,输出位移对温度变化敏感等问题;建立了压电阀的数学模型,并进行了仿真分析;仿真结果表明：所设计的压电数字阀能够实现高速、高压、大流量的要求。     

高速开关阀的设计与研究

介绍了一种新型的二级高速开头阀,它采用柱塞式液压增益放大结构,以高速开头电磁阀为先导级,通过二级锥阀的放大,使数字阀最大流量超过80 l/min,且保持较高的切换速度,解决了大流量和快速性之间的矛盾。阀的控制器采用PWM控制原理和降幅双压驱动技术,加速电压持续时间和工作电压幅值均可调节,优化了阀的切换特性。     

高速气缸缓冲腔系统缓冲能力研究

对高速气缸缓冲腔系统的缓冲能力进行了深入的理论分析.针对活塞基准速度为2 m/s、速度波动10%的高速气缸,通过对缓冲腔系统输入能量和输出能量的仿真研究和实验研究,从中获得了缓冲腔系统缓冲能力相对缓冲行程、活塞速度、驱动质量变化的规律性认识,为研制对高速气缸活塞速度变化有自适应能力的压力反馈式缓冲阀奠定了必要的理论基础.     

非对称轴向柱塞泵变排量控制特性分析

非对称轴向柱塞泵直接闭式控制单出杆液压缸系统具有结构紧凑、能效高和噪声低的优势,其排量控制特性直接影响泵控系统运行特性。基于此,提出基于斜盘摆角位移反馈的排量控制方案,根据电液比例排量调节工作原理,考虑弹性负载刚度及外负载力干扰的影响,建立了非对称轴向柱塞泵的变排量控制系统模型。通过MATLAB/Simulink仿真分析了不同活塞直径、负载刚度、斜盘摆角、负载压力对泵的出口流量动态特性的影响。仿真结果表明,减小液压缸活塞直径、增大负载刚度可以加快响应速度;增大负载压力可以提高响应稳定性。通过实验验证了仿真结果正确性,实验表明非对称泵的变排量工作性能稳定可靠。     

电液比例方向控制系统理论与实践研究

针对大惯量、大负荷、低速工况液压系统的滞环及爬行现象,研究了一种基于高速开关阀控制的方向比例控制系统,建立了该系统的数学模型,并进行了计算机仿真研究,在此基础上,提出了以脉冲宽度调制(PWM)技术为核心的电液数字控制方法.     

基于高速开关阀的数字式变量泵研究

提出一种由定量泵、高速开关阀、插装阀、蓄能器等元件组成,实现变量功能的数字式变量泵,研究不同参数对数字式变量泵性能的影响。通过优化闭环控制,使数字式变量泵具有较小的压力波动范围和较短的响应时间,最终实现数字式变量泵最佳的控制性能。     

PWM高速开关阀的研制与应用

介绍了新型PWM高速开关阀的结构、工作原理及其具体的应用。经过试验表明．该新型PWM高速开关阀的开关频率达到14Hz，可以满足电液控制系统需求。     

商用汽车AMT气推液式选换挡机构设计与分析

根据AMT选换挡执行机构设计要求,提出了一种用于商用车的气推液式机械电控机械自动变速器AMT选换挡机构设计方案,选换挡缸均采用普通单活塞缸,通过对高速开关阀占空比的增量PID控制实现选挡与退挡位置的精确定位。并根据气压传动和液压传动理论建立其数学模型,进而利用Matlab/simulink仿真工具建立机构仿真模型。并在不同气源压力下进行仿真试验,对挂挡、退挡、选挡进行了动态仿真分析,为设计方案论证及其参数设计提供仿真依据。     

2D电液数字换向阀

给出了一种新型电液数字换向阀.该阀在结构上利用阀芯的双运动自由度,并通过加工于阀芯上的高低压孔与加工于阀芯孔上的螺旋槽相配合构成伺服螺旋机构实现双级导控的功能;在控制上采用一种特殊的实时跟踪算法通过控制步进电动机的每相通电时间的长短实现其输出角位移的连续控制,以解决传统的步进式数字控制元件的量化误差与响应速度之间所固有的矛盾.试验结果表明该阀的主要动静特性指标已超过现有国内外相同规格不同类驱动与控制方式的比例阀的性能.