参数摄动对四足机器人液压驱动单元位置控制特性影响

高性能四足仿生机器人的设计要求驱动其关节运动的液压驱动单元具有良好的动态特性,但由于液压驱动单元工作参数摄动和其固有的复杂非线性,使得多数情况下液压驱动单元的控制性能受到制约.采用机理建模方法,针对四足机器人采用的一种对称阀控制对称缸的液压驱动单元结构,综合考虑控制器饱和特性、伺服阀压力-流量非线性、伺服缸活塞初始位置变化、库伦摩擦非线性等因素的影响,建立了液压驱动单元非线性数学模型,给出了其液压固有频率和阻尼比表达式;运用Matlab/Simulink软件系统搭建了其非线性仿真模型,在相同工况下,分析了不同控制器比例增益的液压驱动单元位移阶跃响应的仿真及试验结果,以验证仿真模型;并搭建了液压驱动单元性能测试试验台,通过仿真与试验分析,进一步研究了控制器比例增益、系统供油压力、液压驱动单元初始位移、负载力、负载质量、负载刚度对液压驱动单元动态特性的作用机理和影响规律.研究结果表明,建立的非线性数学模型准确、实用,且以上参数的改变均会对液压驱动单元位置控制特性产生不同程度的影响,其影响规律可为四足仿生机器人液压驱动单元控制器参数的在线优化奠定基础.     

考虑阀口误差的阀控非对称液压缸系统建模、仿真与试验

从解决比例阀控制非对称缸系统存在的超压问题入手,分析因加工误差引起的各阀口重叠量不一致这一非线性因素对系统性能的影响,建立考虑阀口误差的阀控非对称缸系统的非线性状态方程模型和键图模型。应用这两种非线性数学模型分析一实际非对称阀控制非对称缸系统的压力特性,与试验结果的对比分析验证了所建的非线性数学模型的正确性。仿真和试验研究揭示比例阀控制非对称缸系统的阀口误差对系统性能影响较大,往往是引起有杆腔压力超过供油压力的主要原因。通过大量仿真研究获得了阀口误差与系统超压之间的关系,研究表明适当提高比例阀阀口的加工精度有利于消除超压现象和提高系统的性能,进而建议将某些比例阀阀口误差控制在最大阀位移的0.5%以内。给出的两种非线性数学模型具有通用性,可用于对各类阀控缸系统进行系统仿真、设计和控制策略等方面的理论研究工作。     

阀控非对称液压缸式主动缓冲系统的研究

本文研究了主动缓冲系统中阀控非对称液压缸的机理及动态模型,提出了一种以阀控非对称液压缸为主体的主动缓冲系统的设计方案.     

基于高斯过程的阀控非对称液压缸模型预测控制

针对阀控非对称液压缸系统在采用PID控制器进行位置闭环控制时,存在液压缸活塞位置超调和由伺服阀阀芯切换导致控制效果差的问题,设计了基于高斯过程的非线性模型预测控制器.采用高斯过程回归训练得到阀控非对称缸系统的离散数学模型,通过求解二次规划问题,控制器输出最优序列.仿真结果表明,该机器学习方法有效估计了位置增量中噪声的标...     

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。     

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。     

阀控非对称缸位置伺服系统正反向速度特性的理论分析及试验研究

文章对对称阀和非对称阀对非对称缸的位置控制问题进行了理论分析和实验研究，建立了统一的系统流量方程数学模型，并将其应用在Stewart并联液压驱动六自由度平台中。运用仿真分析和实验研究的方法对理论分析的结果进行了验证，并得出了一些有意义的结论。     

基于增材制造旋转直驱伺服阀的肢腿运动单元位置控制研究

液压腿足式机器人因其可承受大负载、具有更高的速度上限等优势被广泛应用于物资搬运、地形侦查等场景。伺服阀作为液压系统中的控制元件,与机器人作业过程的运动稳定性、地形适应性、节能等方面都存在着密切关联。目前腿足式机器人系统普遍应用喷嘴挡板式伺服阀,不同阀型号的选择往往只需要满足阀的频响、压力、流量等指标,并且伺服阀的数学模型也通常近似为低阶环节,这在设计中弱化了伺服阀对系统的影响。为探究不同结构伺服阀与控制系统最佳匹配问题,研究了增材制造旋转直驱式伺服阀在机器人位置控制系统中的性能,并将其与传统喷嘴式挡板阀作比较,分别建立其数学模型并在单腿试验台上完成实验验证。结果表明,在相同的流量压力需求下,应用旋转直驱阀的控制系统足端阶跃响应时间减少了14%,足端正弦轨迹跟踪误差减少了21%。     

足式机器人弹簧负载倒立摆模型控制方法研究

将足式机器人运动模型简化成具有集中质量的机体和无质量的腿两部分,运用三分控制算法(弹跳高度、前进速度和机体姿态)对弹簧负载倒立摆模型进行控制,通过ADAMS与MATLAB的联合仿真结果表明该三分控制算法能够对弹簧负载倒立摆模型实现有效的控制,对足式机器人动力学控制具有重要的意义。     

基于SIMULINK的阀控非对称液压缸系统的研究

建立伺服阀控制非对称液压缸系统的数学模型,利用MATLAB软件中的SIMULINK模块库对该系统进行仿真分析研究。设计PID控制器,通过引入PID闭环位置控制,使该系统在任意外界信号的作用下都能够保持良好的跟随性,从而提高系统的控制性能。     

对称四通阀控非对称液压缸伺服系统动态特性研究

对称四通阀控对称液压缸的分析结果对对称四通阀控非对称液压缸动态特性研究已不适用。在建立对称四通阀控非对称液压缸动态数学模型的基础上，利用Matlab中的Simulink构建了仿真模型，并结合具体系统对其动态特性进行了仿真研究；通过试验得到了实测阶跃响应曲线和输出位移曲线。对比分析可以看出仿真结果与试验结论基本吻合，论证了动态数学模型的正确性，同时表明计算机仿真是研究该类系统动态特性的有效途径。     

一种偏心拨杆数字阀用位置伺服控制驱动器的设计

为解决传统数字阀驱动复杂、可靠性低、控制驱动器体积大等问题,设计了一种偏心拨杆数字阀用位置控制驱动器.该控制驱动器以STM32F103RET6作为控制核心,以LMD18200智能模块作为驱动单元,采用模拟霍尔位置传感器检测电机转角位置,通过控制有限转角电机,进而实现对偏心拨杆数字伺服阀的驱动.介绍了伺服系统的总体方案、...     

泥水盾构接管用三通换向阀橡胶阀座密封研究

针对泥水盾构接管用三通换向阀密封结构易发生泄漏的问题,对三通换向阀橡胶阀座的密封特性进行研究,为提高其密封可靠性采用双道密封结构。建立双道密封结构二维有限元分析模型,对比分析橡胶双道密封在不同侧向介质压力、不同压缩量及不同倒角半径下的密封特性。结果表明:双道密封结构的von Mises应力与剪切应力与所受压缩量与侧向介质力呈线性关系;侧向介质力与倒角半径对第一道密封面的接触应力影响较大;密封面左侧的接触应力较高,第二道密封面的接触应力基本不变;当所受压缩量为2.0 mm,介质压力为1.5 MPa时,双道密封结构的综合密封性能最优。     

缸盖气门导管孔和密封带在加工中心上的工艺分析

介绍了发动机上重要部件汽缸盖中气门导管孔和密封带在加工中心上的工艺方法,并对其进行了分析.从而在加工中心加工的条件下,选择最好的加工的流程.     

基于仿真离散数据的偏转板射流式伺服阀液动力计算方法研究

基于偏转射流式伺服阀工作机理,提出关于其动态特性分析及前置级液动力计算检测的问题。建立关于力矩马达、射流盘前置级以及功率滑阀三部分的完整伺服阀动态模型,确定前置级液动力的近似公式,并对整阀特性进行频率分析,验证了数学模型的正确性;建立伺服阀前置级内部的二维流场模型,并基于流场仿真所获得的离散数据,给出两种可用于计算稳态液动力的方法,即动量定理法和压差法,通过计算某型伺服阀的液动力,验证上述两种方法能够相互印证;设计并实现了一种双自由度的液动力测试平台,实现了对液动力的间接测试。结果表明,采用动量定理法和压差法计算得到的液动力值,与其近似计算公式以及试验结果一致,证明了提出的液动力计算方法与测试系统均具有可行性,为此类伺服阀的改进与优化提供了技术支撑。     

动力稳定车金属橡胶弹簧非线性动刚度特性研究

金属橡胶弹簧的动刚度是进一步研究动力稳定车整体性能的关键因素之一。根据动力稳定车金属橡胶弹簧本构参数,建立了金属橡胶弹簧有限元模型,基于LS—DYNA研究了金属橡胶弹簧的3个坐标方向的非线性动刚度。根据分析结果,认为金属橡胶弹簧在不同的载荷、频率组合下其动刚度呈现非线性变化。分析结果可为动力稳定车金属橡胶弹簧的优化设计提供理论依据。     

压电反推泵振动等效模型的阀体动力学分析

压电反推泵是一种将压电流体驱动技术和仿生技术、喷流推进技术相结合的新型喷水推进装置.利用振动力学建立了单阀单入口压电反推泵的振动等效模型,并对阀体进行了动力学分析.结果表明:阀和流体的等效阻尼特性对反推泵的输出性能有较大影响,减小泵腔体积和阀体刚度、增大阀体质量都有利于阀体的开启性能,从而提高泵的输出能力.该动力学参数分析结果为反推泵的设计提供了理论指导.     

阀门壳体系列零件的数控编程技术研究

针对阀门壳体系列零件数控程序编制中存在的重复劳动多,编程效率低问题,研究了系列零件的快速编程方法。按照最小包容原则确定阀门壳体零件的毛坯模型,采用一面两孔定位方法,设计外柱面加工专用夹具,确定加工工艺路线。按照阀门壳体零件的功能作用,确定系列特性参数及其内在关系,利用UG的关系式和系列特性参数表功能,建立阀门壳体零件模型模板,完成加工仿真,生成数控加工程序代码。零件模型模板系列特性参数变化更新后,编辑和继承加工操作,快速再次生成刀位文件,经后处理,生成数控代码,有助于提高生产任务的快速响应能力。     

大负载高精度电液伺服驱动之气体能量控制阀研究

针对具有大负载高精度控制要求的气体能量控制阀瞬时启动的特点，确定了电液伺服驱动控制方案。建立元件及气体能量控制阀的系统模型，对各种控制曲线进行了仿真研究及试验研究。仿真研究充分揭示气体能量控制阀的性能特征，通过采取补偿措施，弥补了控制性能的不足。试验研究证明了仿真研究的正确性。     

含间隙和时变啮合刚度的渐开线齿轮副齿廓修形研究

在研究分析了轮齿和齿轮轴的弹性变形以及时变刚度、齿侧间隙、油膜等非线性因素的基础上,提出了考虑轮齿弹性振动以及单双齿啮合区变化的齿轮机构多体弹性非线性动力学模型。应用GEAR方法对建立的齿轮机构非线性动力学模型进行数值分析,研究了齿廓修形对齿轮机构动态响应的影响。