大型液压机驱动系统摩擦补偿控制

为提高大型液压机驱动系统控制精度,提出了基于改进型Lu Gre摩擦模型的补偿控制方法。建立了液压机驱动系统的动力学模型,通过改进型Lu Gre模型来描述液压机的综合摩擦特性。分别设计了PID控制器、2自由度PID控制器以及模糊自适应控制器,通过仿真实验验证了补偿方案的有效性,并对比分析了3种补偿控制方案的效果。仿真结果表明:采用模糊自适应补偿控制方案效果最优,2自由度PID补偿控制方案次之,常规PID补偿效果最差。当以正弦运动作为驱动系统的输入信号时,采用模糊控制补偿方案的速度跟踪均方误差(Mean Square Error,MSE)能从PID补偿方案的5.771×10-3减小至5.903×10-4。采用模糊自适应补偿方案能有效地抑制摩擦对液压机驱动系统低速性能的不利影响,可显著提高其动态跟踪性能。     

电液位置伺服系统的摩擦补偿及仿真研究

对卷取机踏步控制模型液压位置控制系统进行分析并补偿摩擦力，从而提高系统的低速性能。对采用传统PID控制和基于新型摩擦模型建立摩擦观测器进行摩擦补偿，Simulink进行仿真研究。通过仿真结果可以看出，电液位置伺服系统采用PID调节再加上摩擦补偿比单纯采用PID调节时的系统的性能明显改善了，能够实现系统低速运行时的稳定、快速和准确跟踪。     

混凝土泵车臂架EHA系统控制策略研究

针对混凝土泵车臂架系统响应慢、动态性能差等问题，提出了采用电静液执行器(EHA)代替臂架中的传统液压系统，从而提高系统响应速度，减少臂架振动。首先介绍了EHA的工作原理与数学模型，提出了基于S曲线前馈补偿的模糊PID控制策略，其次利用AMESim与MATLAB软件搭建了混凝土泵车臂架的机械—液压—控制联合仿真模型，通过对臂架油缸伸出和缩回过程的阶跃控制仿真和正弦控制仿真，对比PID控制、模糊PID控制与基于S曲线前馈补偿的模糊PID控制3种控制策略的仿真结果，结果表明，基于S曲线前馈补偿的模糊PID控制下系统响应时间减少50%左右，超调量减少67%左右，速度跟踪误差减少50%左右。搭建EHA试验样机进一步验证基于S曲线前馈补偿的模糊PID控制策略的有效性。     

基于AMESim的多缸驱动液压机同步控制系统设计

针对液压机执行过程中驱动液压缸产生的位置偏差问题,设计一种同步控制系统。阐述液压机的基本结构与技术参数,利用FluidSIM软件绘制液压系统原理图并进行仿真分析。建立多缸驱动液压机的数学模型,进行PID控制环节的优化设计。以传感器、电磁比例换向阀为硬件核心,利用AMESim构建具有PID控制环节的同步控制系统仿真模型并进行仿真分析。分析结果表明：模糊PID控制系统的运用,提高了液压多缸系统的同步精度与运行稳定性。     

变转速液压动力源的负载前馈-反馈复合补偿控制

研究了前馈控制和反馈控制的原理及优缺点,提出采用负载前馈-反馈复合补偿控制策略实现液压动力源在典型工况下的恒流量控制。以变转速机电液系统实验平台为基础,建立变转速液压动力源的Simulink仿真模型,分别在简单PID反馈控制和复合补偿控制策略下进行仿真和实验,结果证明了该复合补偿控制策略在液压动力源恒流量控制中的可行性和有效性,其抗负载扰动性能明显优于简单PID反馈控制。     

基于ADAMS与EASY5的大型模锻液压机联合仿真

针对某大型模锻液压机,介绍了运用多体动力学仿真软件ADAMS和多学科动态系统仿真软件EASY5实现联合仿真的一般方法.首先在三维建模软件Solidworks中建立液压机的三雏模型,然后导入到ADAMS中建立液压机的虚拟样机模型,同时在EASY5中建立液压机的液压系统模型,并且通过设计软件接口实现二者模型之间的动态数据交换.仿真结果表明,虚拟样机模型与液压系统模型之间实验了无缝联接,验证了该建模方法的有效性和实用性,并为实现机电液联合仿真提供了基础.     

基于联合仿真技术的深海采矿升沉补偿装置控制系统的研究

该文联合虚拟样机技术和控制系统仿真技术对深海采矿升沉补偿系统进行了设计研究,建立了基于液压动力源的升沉补偿系统采矿船多刚体机械动力学模型,并针对该模型设计了模糊自整定PID控制器。联合仿真研究结果表明,模糊自整定PID控制策略能很好地对升沉补偿装置进行有效的位移补偿控制,补偿率可达到40%~45%,从而提高了深海采矿系统的稳定性。     

巨型模锻液压机驱动与同步过程联合控制的研究

高性能复杂整体模锻件要求模锻液压机必须具备多缸同步以及稳定运行的能力,但巨大运动惯量、复杂多变的负载以及锻件材质不均、形状不对称导致该装备运行时极易出现速度不稳定和活动横梁倾斜现象。针对这一问题,在考虑液压机液压非线性与复杂多变负载的基础上,建立了模锻液压机整体运动模型,并提出了驱动与同步过程联合控制的方法。通过对驱动过程采用多因子自调整模糊控制,对同步过程采用模糊解耦控制,使系统不仅实现了锻压速度的平稳控制,同时也保证了系统的同步性能。最后通过仿真和实验验证了该控制的有效性,为控制大惯量模锻液压机平稳运行提供了理论基础与保证。     

液压机压边力模糊PID智能控制系统研究

针对液压系统压边力控制动态响应和稳态性较差等特点,以YJ28E-1000/1600Q液压机为研究对象,建立了一个基于模糊PID智能控制的系统,并利用MATLAB/Simulink仿真工具进行仿真计算。结果表明,采用模糊PID控制器进行变压边力智能控制可大大改善液压控制动态性能,提高稳态精度。     

液压型风力发电机组恒转速输出补偿控制

以液压型风力发电机组为研究对象,针对其液压调速系统恒转速输出问题,建立了定量泵-变量马达液压调速系统数学模型,得到了系统泄漏、系统压力瞬态调整和模型参数误差对机组恒转速输出的补偿控制数学模型。以数学模型为基础,给出了液压型风力发电机组恒转速输出补偿控制方法。以30kV·A液压型风力发电机组实验台为仿真和实验基础,对提出的控制方法展开研究。仿真和实验结果表明,液压型风力发电机组恒转速输出补偿控制方法具有较好的控制效果,可实现机组的恒转速输出的高精度控制。     

0.6MN自由锻造液压机力闭环控制系统性能分析

为提高锻件性能和材料利用率,研究了锻造液压机的工作原理,并建立其数学模型,采用频域分析方法,研究负载刚度对力控系统特性的影响。利用AMESim与MATLAB/Simulink建立协同仿真平台,分析系统动态性能,同时分别引入PID控制器、积分分离控制器以及模糊PID控制器分析研究其对于0.6MN自由锻造液压机力闭环控制性能的影响,并通过实验验证仿真结果的正确性。     

开式泵控锻造油压机流量压力复合位置控制研究

针对开式泵控锻造油压机在压下过程中管路结构所带来的快锻滞后等问题,建立了机组主泵、主缸以及管路结构数学模型,推导了机组压下特性传递函数。以数学模型为基础,提出了基于流量压力复合控制的前馈补偿控制方法,实现了机组压下阶段空载位置控制以及带载压力补偿位置控制,即机组压下特性的综合控制。以0.6MN锻造油压机实验平台为基础展开仿真与实验研究,结果表明：所提出的控制方法对解决开式泵控锻造油压机液压系统快锻带载时压力上升慢、压下量不足等问题具有良好效果。     

基于两级压力源的液压机快锻节能控制研究

针对传统电液比例阀控快锻液压机系统功率浪费严重的问题,采用四象限负载轨迹分析方法,对其快锻工况下能量分配及流动情况进行研究,得到不同执行器的负载特性,并以满足不同执行器的负载匹配为目标,同时兼顾快锻过程中的能量回收及再利用,提出一种基于两级压力源的新型液压机快锻节能系统。研究两级压力源的参数设计及匹配问题,给出两级压力源构成元件的模型和参数计算方法。采用功率键合图的建模方法,建立快锻液压机系统的数学模型,对两级压力源快锻液压机系统的功率流进行仿真分析;基于0.6 MN液压机试验台,对该快锻系统的控制和节能特性进行试验验证。结果表明,基于两级压力源的新型液压机快锻系统加载时控制精度达到1.5 mm,有用功提高至24.4%。与传统的电液比例阀控系统和采用蓄能器的液压机快锻系统相比,该系统不仅满足了不同执行器的负载匹配需求,而且具有能量存储和再利用的功能,大大降低了装机功率和节流损失,且实现了零溢流。     

Fault diagnosis of hydraulic system in large forging hydraulic press

The leakage is a common fault in the hydraulic system of the large forging hydraulic press. The large forging hydraulic press is usually used in the high temperature situations. Hence once leakage happens, the fire hazard can be caused and the huge economic losses can be taken place. Therefore, detecting and positioning leakage is also of great importance for the fault diagnosis of hydraulic system. A new method of fault diagnosis is proposed based on extracting leakage information in this paper. Firstly, the double inverse limit space is established. Secondly, the leakage information will be mapped into the double inverse limit space via the homeomorphism mapping. The leakage is detected with equicontinuity. The leakage positioning can be realized according to the topological transitivity in the double inverse limit space. Finally, the method of fault diagnosis is feasible according to the simulation results. Hence the fault diagnosis of hydraulic system in large forging hydraulic press is realized by adopting the method proposed in this paper. The leakage can be forecasted in real-time.     

快锻液压机速度位置复合控制特性仿真研究

为提高快锻液压机的控制精度与响应速度，在传统锻压机四通道负载口独立控制与位置闭环控制原理的基础上，提出快锻液压机速度-位置复合控制策略。根据给定的目标位置和运行速度，结合锻压机实际工况，设计出期望的位移曲线，利用速度位置复合控制策略，实现锻压机活动横梁按照所设计的位移曲线运行，并在接近上下顶点时精确定位。分析了锻压机的四象限工作特性，建立了锻压机液压系统理论模型，并在此基础上，搭建了锻压机机液联合仿真模型，仿真研究结果表明：采用速度-位置复合控制系统，使锻压机的活动横梁能够无滞后地按照设计的位移曲线与速度曲线运行并实现了高精度定位，定位精度能够达到0.3 mm之内；随着加压工进行程的减少，定位精度逐渐提高。     

自由锻造油压机常锻工况能耗特性

为分析大功率自由锻造油压机电液比例控制系统能量分布规律,以常锻工况为例,综合考虑操作工操作影响,研究了操作手柄控制方式及系统控制流程,建立了油压机电液比例控制系统的能耗计算模型和仿真模型,并通过20MN快锻油压机实测数据验证了仿真模型的正确性。基于仿真模型,对20MN自由锻造油压机电液比例控制系统的能耗分布规律进行了仿真,重点研究了油压机不同载荷和操作工操作速度对系统能耗的影响。锻造油压机常锻过程存在较大的速度变化,恒定的流量源不能匹配负载变化,导致20MN自由锻造油压机满载时能量利用率仅为14.3%。研究结果还表明,载荷越大、操作工操作越熟练,系统的能量利用率越高。     

巨型模锻液压机同步控制系统建模及仿真

为了提高巨型模锻液压机同步控制系统的快速响应性,在300MN模锻液压机的基础上,针对800MN模锻液压机的特点重新设计了同步控制系统,并基于液压基础理论和动力学理论,联合建立了活动横梁运行时同步控制系统的整体数学模型。将原方案和现有方案进行了对比仿真,结果表明:新设计的800MN同步控制系统的响应特性较原方案的响应特性有较大幅度的改善,响应速度和动静态精度均有较大提高。     

瞬变载荷下巨型水压机液压操作控制策略

通过对巨型水压机液压操作控制系统的负载分析得知,其负载即分配阀心开启力在控制过程中出现瞬变,且变化幅度很大,影响控制系统的鲁棒性和控制精度。针对该载荷特点,提出PID-H∞串级闭环控制策略,将液压操作控制系统的瞬变载荷当成控制系统的干扰信号,设计控制器,建立数学模型。将该控制策略应用于300 MN模锻水压机液压操作控制系统,对单一PID控制和PID－H∞复合控制进行仿真比较。仿真结果和工业应用表明,采用PID-H∞串级闭环控制较单一PID控制能更好地抑制瞬变载荷的干扰作用,提高系统的鲁棒性和控制精度。     

基于ADAMS的汽车主动悬架虚拟实验台的设计

基于ADAMS/View建立了1/4汽车麦弗逊悬架模型,并运用ADAMS/Hydraulic模块,建立了主动悬架的液压伺服系统,设计了汽车主动悬架虚拟实验台。以阶跃输入、模拟路面输入和随机路面输入作为激励,对比分析了汽车主动悬架系统在理想控制力和液压伺服作用力作用下采用PID控制器的控制效果,以验证汽车主动悬架虚拟实验台的有效性。仿真结果表明,基于ADMAS的汽车主动悬架虚拟实验台,其跟随理想控制力的能力较强;与被动悬架比较,其车身的垂直加速度、悬架变形和车轮动载荷都明显降低,控制效果好。     

快锻液压机泵阀复合控制系统节能性研究

为了从快锻液压机的能量源头出发降低系统的溢流损失和压力损失,提出了一种快锻液压机泵阀复合控制系统,通过相关理论对泵阀复合控制系统的节能机理进行了定性分析,通过实验定量研究了泵阀复合控制系统的能耗。实验结果表明：快锻液压机泵阀复合控制系统的能量利用率达到了31.9%,与电液比例阀控系统相比提高了近5倍,同时泵阀复合控制系统的输入功率仅为电液比例控制系统的18.4%。研究结果对提高快锻液压机的能量利用率并降低系统能耗具有重要意义。