基于AMESim及MATLAB/Simulink联合仿真的风帆转角复合控制

为了稳定准确控制风帆转角位置,根据所设计的风帆驱动控制液压系统原理,提出风帆转角/速度复合控制方案。利用AMESim-MATLAB/Simulink软件建立风帆转角/速度复合控制联合仿真模型,并进行了联合仿真及实验研究。结果表明：采用复合控制可以克服常规控制中出现的压力波动及启停时的液压冲击;在不同转角速度及不同风力负载条件下,风帆均能按照规划的速度及位移进行转动,体现了复合控制的有效性和可靠性,可以为风帆助航船的风帆控制提供技术支持。     

基于ADAMS和AMESim联合仿真的压力机平衡缸优化设计

平衡缸是机械式压力机必不可少的一部分,平衡缸系统的设计涉及到机、电、液、气诸方面。本文应用基于ADAMS和AMESim联合仿真的仿真与设计方法,即利用ADAMS建立平衡缸系统的机械动力学模型,利用AMESim建立平衡缸系统的液压、气动模型以及控制系统。然后利用两个软件对伺服压力机传动系统及平衡缸系统进行联合仿真,得出适当增加平衡缸液压系统软管直径和蓄能器容积可以明显减小电机负载。     

电液伺服马达驱动系统的奇异摄动控制仿真研究

为了提高电液伺服驱动系统控制精度,设计了奇异摄动控制方法,并对液压驱动系统输出结果进行仿真验证。建立电液伺服驱动系统,给出电液伺服阀原理图,并介绍电液伺服阀工作原理。创建电液伺服阀节流孔的非线性数学模型,推导出液压驱动方程式,通过最小二乘法对运动参数进行估计。利用反馈线性化技术和奇异摄动理论解决了非线性和不确定性问题。采用MATLAB软件对电液伺服驱动系统液压马达角位移、角速度和负载压力跟踪结果进行仿真,与传统PID控制结果进行对比。结果显示：采用传统PID控制系统,电液伺服驱动系统液压马达角位移、角速度和负载压力跟踪误差较大;采用奇异摄动控制系统,电液伺服驱动系统液压马达角位移、角速度和负载压力跟踪误差较小,控制系统反应速度较快,可以提高电液伺服驱动系统控制精度。     

基于负载敏感控制的某液压起升装置建模与仿真

某大型机电设备液压起升装置起升时的速度控制、换级冲击、超越负载对起升的影响以及功率损耗大是起升装置使用过程中需要解决的问题。为了提高起升装置的整体性能,设计基于负载敏感控制的液压驱动方案。利用AMESim仿真软件建立了液压起升装置的负载敏感控制系统模型,并进行仿真。结果表明:基于负载敏感控制的液压起升装置起升速度控制方便,换向冲击小,在起升最后阶段能有效抑制超越负载对起升装置稳定性的影响,整个系统具有功率匹配、响应快、节能效果明显等优点。     

基于负载口独立控制的挖掘机动臂系统节能研究

针对传统挖掘机动臂液压系统能耗大、势能利用低等问题,以挖掘机动臂为研究对象,设计基于负载口独立控制的动臂液压系统。在主动型负载工况缩回工况下,对动臂液压系统进行了压力-流量特性分析,获得阀口开度与活塞杆速度的关系;采用机械动力学仿真软件ADAMS和液压系统仿真软件AMESim,分别建立传统动臂液压系统和基于负载口独立控制的动臂液压系统联合仿真模型,并对2种动臂液压系统在主动型负载工况缩回工况进行联合仿真分析。仿真结果表明：2种动臂液压系统都能获得较为线性的活塞杆运动速度,而且与传统动臂液压系统相比,基于负载口独立控制的动臂液压系统的势能利用率明显提高,提高了约44.3%。     

大惯性负负载模型支撑机构液压伺服系统设计

针对大型风洞中大惯性、负负载、高精度模型支撑机构液压伺服系统的设计难点,以某大型风洞模型支撑机构中的Y向机构为例,提出4种液压伺服驱动方案。通过AMESim仿真平台对4种方案进行仿真分析,并利用缩比试验平台对其中3种方案进行试验研究。结果表明:非对称伺服比例阀控制非对称缸系统结构简单、控制性能好、性价比高,是比较合理的液压伺服驱动方案。研究结论可作为类似系统设计的参考依据。     

船舰转叶舵机用复式液压摆动缸结构解耦研究北大核心

针对转叶舵机操舵过程中所受水动力负载复杂且与转舵角度、角速度构成强力位耦合关系,严重影响舵机系统控制性能的问题,在分析舵叶表面流体力的基础上,提出一种新型复式液压摆动缸结构解耦的方案。该复式摆动缸为双层结构,舵驱动缸嵌套在力矩解耦缸内部,驱动缸转子与舵杆固连,驱动缸壳体兼做力矩解耦缸转子。通过驱动驱动缸转子进行舵机角度控制,解耦缸转子转动,施加主动力矩作用在驱动缸转子上,抵消水动力在舵杆上产生的负载力矩,消除水动力对舵角控制的影响。仿真结果表明:该复式摆动缸能有效解决流体力干扰,对舵角控制品质的提升有质的帮助。     

双缸液压同步控制系统建模及仿真

以双缸液压同步控制系统的同步运动控制为研究对象,研究该系统在线性均变的斜坡偏载力、非线性变化的指数偏载力两种典型负载力,以及载荷幅度大的非线性正弦偏载力和线性三角全波负载力两种复杂变化的偏载力作用下的系统动态特性,通过机理建模的方法建立了双缸液压同步控制系统的整体数学模型,基于Matlab/Simulink软件环境,搭建了完整的双缸液压同步控制系统仿真模型,设置了模型中的主要参数,对该系统在几种典型负载力以及复杂负载力下的变化进行了仿真研究,并得到了不同负载力下双缸液压同步控制系统的动态特性,为液压同步控制系统控制性能的改善提供借鉴。     

掘进机电液比例摆动控制仿真研究

基于对AM-50掘进机悬臂摆动液压控制系统的分析，提出了电液比例改进方案，对改进后的悬臂摆动液压控制系统建立了数学模型，利用Matlab软件对该系统进行了开环控制与PID控制仿真分析。仿真结果表明，该系统具有良好的控制特性。     

轧辊平衡液压控制回路的改进

针对某二辊热带轧机的轧辊液压平衡控制系统中由于液压平衡缸没有中间位置而使快速换辊操作不方便的问题 ,提出了一种基于液压差动回路的控制方案 ,实施后 ,效果明显 ,既方便了换辊 ,又有很好的节能效果     

基于扰动观测器的液压冗余直驱平台同步控制

针对液压冗余直驱运动平台,在考虑时变干扰和双缸耦合的情况下建立了非线性数学模型。为了提高机械强耦合的双缸间的同步性能,提出了基于扰动观测器的分级控制方法,该方法将控制设计分成扰动观测器设计、外环位置控制设计、力的控制分配设计以及内环力控制设计4个环节。首先针对作用于横梁的不确定性负载设计了非线性扰动观测器,然后根据横梁的位置姿态得到横梁运动所需的控制律,在结合控制律的控制分配后得到液压缸的期望驱动力,最后使液压缸具有力发生器的特性。经仿真验证,该控制器可以准确估计出负载力的大小,并且能够实现高精度的同步控制与位置跟踪控制。     

负负载工况下打捆机举升机构的机液联合仿真

以高线打捆机的举升机构为研究对象,为验证所设计的液压系统能否很好地平衡液压缸回程时产生的负负载,同时验证液压缸驱动力是否满足要求,利用MATLAB/Simscape工具箱中的Multibody和Fluids模块,建立高线打捆机举升机构机液联合仿真模型,并进行仿真实验。结果表明：联合仿真能很好地模拟出举升机构回程时在液压系统控制下的液压缸驱动力变化,液压系统对负负载的平衡是有效的,液压缸在运动全程中的驱动力也满足要求,验证了设计的合理性。     

新型静压支承结构液压缸力学性能分析与实验

传统液压缸多采用导向环和密封圈组合密封的方式,普遍存在内耗高、响应速度慢、抗偏载力差等问题。在静压支承理论的基础上,提出一种新型椭圆形静压支承结构液压缸及其设计方法。采用理论计算和模拟仿真相结合的方式,对比分析了传统型、矩形静压腔和椭圆形静压腔液压缸的抗偏载力、摩擦力的大小及其主要影响因素。仿真结果表明：静压支承式液压缸的抗偏载能力和摩擦力性能均明显优于传统结构液压缸,且椭圆形静压腔结构具有明显优势。最后,设计实验测试平台,通过实验验证了上述计算模型和仿真模拟的正确性。     

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。     

含多级液压缸的大型液压举升系统时间最优轨迹规划

采用分段线性控制方法控制含多级液压缸的大型液压举升系统时,由于加速度不连续,易在举升过程中产生较大冲击。为消除举升过程中多级液压缸换级碰撞带来的液压冲击,提出了采用分级规划的策略。对每一级进行轨迹规划时,为保证举升过程的平稳性,采用B样条函数对举升负载的轨迹进行规划。在综合考虑工程实际中的液压系统压力、流量及负载横向过载约束的基础上,建立了举升系统的时间最优轨迹规划模型。针对解析法计算多级液压缸的最大速度和驱动力困难等问题,通过引入罚函数,提出一种改进的粒子群优化算法求解时间最优轨迹规划模型。含二级液压缸的某大型液压举升系统的仿真结果表明,提出的分级规划策略和时间最优轨迹规划方法是有效的。     

基于电液控制的采油负载模拟系统

设计了一采油负载模拟系统,其根据抽油机悬点示功图信息,通过电液控制系统使加载液压缸复现抽油机在现场工作中的所受载荷情况,从而可以对抽油机的性能进行测试;建立了该负载模拟系统的数学模型,为动态特性分析以及系统的校正提供了依据.     

外骨骼关节驱动神经网络滑模力控制研究

针对外骨骼机器人液压关节驱动系统具有非线性、不确定参数等特性,导致模型建立困难以及负重时具有不确定冲击扰动的问题,基于电液伺服系统特性,建立以弹性负载为外负载的数学模型。为减小负重时冲击扰动项对力控制的影响,引入径向基（RBF）神经网络对干扰项进行补偿,设计一种基于RBF神经网络的滑模力控制策略。通过系统特性进一步验证模型可行性,并进行仿真试验对比。结果表明：与PID控制相比,所设计的控制策略响应时间更短,跟踪误差缩小70.5%;变负载工况下,所设计的控制策略具有更好的跟随能力、更强的鲁棒性能,可以满足外骨骼机器人关节驱动的力控制要求。平台试验进一步验证了仿真结果的有效性与正确性。     

钻机加载液压系统的设计与应用

在钻机投入实际使用之前,应该先测试负载对钻机系统可能带来的影响,发现设计上的不足或验证钻机的工作能力。设计钻机加载液压控制系统,利用液压油缸和液压马达(泵)对钻机输出给进力和转矩加载,可模拟钻机实际工作中钻进或退钻的负载状态,实现钻机试验室模拟负载测试。试验结果证明:液压加载系统满足钻机负载测试的需求,具有负载控制准确、维护成本低等优点。