水利工程启闭设备试验平台液压加载系统的研究

针对水利工程启闭设备安装使用前无法通过模拟设计工况下的试运行来判断设备安全性的问题,本文提出了一种用于对启闭设备试运行过程中负载力模拟的液压加载系统。该系统采用比例溢流阀对加载力进行调节,能够满足不同启闭设备类型、不同启闭工况的负载力模拟需求。经过现场试验,确定出了不同启闭设备在不同工况下比例溢流阀调节加载力的准确度,对今后启闭设备试验的开展具有一定的指导意义。通过模拟试验可以及时发现启闭机存在的问题,从而提前有针对性的采取相应措施,使启闭机安全健康运行。

拖拉机三点悬挂电液加载系统研究与试验

三点悬挂系统是拖拉机关键工作系统之一。由于田间作业工况的复杂多变,拖拉机三点悬挂液压系统承受较大的随机载荷,容易发生零部件破坏与液压故障等问题,直接影响拖拉机安全及作业效率。基于以上问题,研发了拖拉机三点悬挂电液加载系统,并基于NI Compact-RIO开发了拖拉机加载平台测控仪与上位机测控软件,实现了信号采集与加载控制。利用ARMAX模型进行系统辨识,得到电液系统模型,并与MatLab传递函数辨识箱比较,平均绝对误差降低33.90%,均方误差降低87.36%,均方根误差降低64.45%;基于PID控制方法,上位机以20Hz加载频率将阶梯信号、正弦信号、田间三点悬挂牵引力载荷应用于加载系统进行复现,效果完全可以满足试验台的控制加载要求。试验结果表明:基于ARMAX模型的系统辨识及基于PID的控制方法结合三点悬挂电液加载系统,可将田间三点悬挂牵引力载荷加载复现,为基于田间动态载荷加载的拖拉机三点悬挂零部件与系统可靠性试验提供了平台和方法支撑。

基于模糊-PID的高空台液压加载系统智能控制

为了改善航空发动机高空模拟试车台(简称高空台)液压加载系统的控制性能,解决手动调节控制精度低且闭环控制快速性较差的问题,提出了一种将开环模糊控制与闭环PID控制相结合的智能复合控制方法。首先,结合高空台液压加载试验特点和设备特性,利用真实试验数据基于最小二乘系统辨识搭建了系统的分段线性模型。其次,使用频域法设计参数调度的PID控制器,解决了手动调节控制精度低的问题。最后,结合试验操作人员提供的经验知识和历史试验数据结论搭建了模糊开环控制器,设计控制器选择模块和积分补偿模块,将模糊开环控制器与闭环PID控制器相结合形成智能复合控制器。通过仿真验证得出,智能复合控制器的控制效果在精度上明显优于人工手动调节,在快速性上明显优于PID控制器,调节时间缩短了39%~87%。

高空台液压加载系统试验智能运行技术研究

为了满足航空发动机高空模拟试验智能化需求,以高空台液压加载系统为研究对象,研究其试验智能运行的关键技术。通过深入分析液压加载系统设备组成及试验智能化存在的传感器数据利用不充分、控制精度不高和数据可视化展示不直观等问题,提出基于层次分析法的数据分组关联架构,设计数据融合架构对传感器数据进行预处理并对数据进行数据层、特征层和决策层融合。针对控制精度不高且须满足快速性的要求,提出一种基于设备特性与加载谱的智能复合控制框架用于智能化控制。针对液压加载系统子设备众多且易发生故障并存在性能退化的问题,提出基于深度学习的故障诊断方法与基于支持向量机的健康预测方法。同时,提出一种基于WebGL框架下的液压加载系统工艺流程可视化展示方法并建立了三维可视化模型,实现液压加载系统动态模拟的运行状态显示。

高速动车组轴箱轴承可靠性试验台动态加载系统设计研究

[目的]台架试验是研究高速动车组轴箱轴承性能的主要技术手段,而准确模拟轴箱轴承的实际运行载荷工况是获取真实、可靠的轴箱轴承性能数据的必要前提。合理设计轴箱轴承试验台,以模拟轴箱轴承高速重载的运转工况;设计径向加载机构和轴向加载机构控制策略,以满足加载系统控制精度和响应速度的要求。[方法]设计了一套高速动车组轴箱轴承可靠性试验台电液伺服动态加载系统。介绍了该系统中轴向加载系统和径向加载系统的结构组成及工作原理,并提出了一种模糊PID(比例-积分-微分)控制算法。搭建轴箱轴承可靠性分析试验台,进行加载性能测试和轴箱轴承可靠性测试试验,用以验证动态加载系统的合理性。[结果及结论]所设计的电液伺服动态加载系统能够满足轴箱轴承可靠性试验的加载要求;轴向加载响应时间为0.276 s,轴向加载稳态误差为0.339 kN,径向加载稳态误差为1.742 kN,满足EN 12082:2017标准要求。

飞机舵机电动加载系统的非线性干扰抑制方法

飞机舵机电动加载系统是一个复杂的非线性机电控制系统,在运行过程中会产生多余力矩、摩擦、机械间隙等非线性干扰;针对以上问题,介绍了系统的硬件结构和工作原理,建立了系统的数学模型;在此基础上分析了非线性干扰的产生机理和工作特性,并根据加载系统领域非线性干扰抑制方法的研究,从结构与控制的两个方面进行归纳分类,进行性能对比以及适用性分析;针对多余力矩抑制的问题,提出了模型预测控制方案对其进行补偿,实验结果表明可以较准确地跟踪指令力矩,误差率小于1.93%,多余力矩的消除率达到95.86%;证明了所提出的方案的有效性,能够改善多余力矩的抑制能力,提高系统跟踪精度。

储能蓄能器状态对重载液压加载系统能量回收率的影响

降低重载液压加载过程引起的冲击作用并实现对能量损耗的有效控制,选择液压蓄能器建立储能系统,实现了重载液压缸始终保持高压缓冲腔的状态,完成高效回收能量的过程。同时采用AMESim仿真系统测试了回收能量的状态。结果显示,当蓄能器体积改变后,依然获得了基本一致的系统加载效果,并且能量回收率也差异不大。可以利用调节蓄能器压力方式来获得所需的变量泵排量,确保系统达到最优加载性能并实现能量回收效率的提升。该研究有助于提高设备重载下运行稳定性,为后续的工艺优化奠定一定的理论基础。

基于学习控制的电液伺服加载系统

根据电液加载系统存在的非线性、时变性以及响应滞后等特性 ,通过建立系统的数学模型 ,应用智能控制理论中的学习控制算法 ,以达到提高加载控制系统加载力准确度、响应速度 .结果表明 ,该算法能改善系统动态特性 ,使系统有更高的控制精度。

大型下沉式盾构模拟试验平台液压加载系统的研制

以大型下沉式盾构机综合模拟试验为背景,对其组合式液压加载系统进行设计、计算、研制。采用研制出的组合式液压加载系统,能够以各种不同的加载方式,对不同土体,进行不同埋深下的加载试验,模拟施工中盾构机可能遇到的各种工况,可在盾构研发、功能测试及施工试验中推广应用。

盾构掘进试验平台组合式液压加载系统及监控系统研制

该文以设计盾构机综合模拟试验为背景,为完成对模拟试验台内土体加载,设计了组合式液压加载系统及其监控系统并对其测试。测试证明:组合式液压加载系统为试验土体进行加载,实现模拟不同埋深下的试验。进行分区控制和检测,减少复杂程度降低成本。采用软件进行检测,系统状态和数据实时显示,提高系统操作性和安全性。

被动式电动加载系统多余力的研究

消除多余力是加载系统保证加载精度的技术难点和关键.基于实时性要求极高的导弹尾翼电动加载系统的硬件结构和控制原理,研究了多余力的产生原因、理论计算和消除方法。实验结果表明,电动加载系统能精确、快速地跟踪载荷谱.

飞行器舵机电动伺服加载系统研究

针对现阶段工程实践的需求,对飞行器舵机电动伺服加载系统进行了理论上的分析和研究,建立了电动伺服加载系统的数学模型,对影响其动态控制系统性能指标的多余力矩进行了分析,引入了速度和加速度补偿以减小多余力矩、提高加载系统性能。进行了相关的数字仿真,最后给出了可行性分析。

气动加载系统的模糊自适应逆控制方法

气动加载系统具有时滞、时变及强非线性等特点,为了提高气动加载系统的控制精度,克服传统PI控制算法的不足,提出一种气动压力加载系统的模糊自适应逆控制方案。利用模糊辨识理论对气动加载系统进行离线逆建模,得到初始逆模型,并将该初始逆模型作为初始控制器,控制气动加载系统的输出压力,运行过程中采用最小方均根(Least mean square,LMS)滤波算法在线修正控制器的参数。基于VC++6.0软件开发平台设计系统实时控制程序,在一套电气比例压力阀控气动加载系统上进行试验研究。通过与PI控制算法、模糊比例积分微分(Proportion,integration,differentiation,PID)控制算法进行比较,结果表明设计的气动加载系统控制器控制精度高、响应速度快、抗扰能力强。

力-位移混合控制方法在大型多功能试验加载系统拟静力试验中的应用

为了满足结构试验试件尺寸越来越大、边界条件越来越复杂的需求,国内外多家高校和科研机构都开发了大型多功能试验加载系统,对试验系统的精确加载控制是保证试验顺利进行和取得准确试验结果的关键。通过介绍国内外现有的一些大型多功能试验加载系统,针对哈尔滨工业大学结构与抗震试验中心的大型多功能试验加载系统压剪拟静力试验的竖向加载控制方法展开研究;提出应用力-位移混合控制法实现竖向力加载控制,基于MTS控制系统给出具体实施方案,并通过试验对比传统力控制方法与基于力-位移混合控制法的控制效果。研究结果表明:传统力控制方法虽然能很好实现稳定的竖向力,但很难保证试件的压剪受力状态;而力-位移混合控制法不但可以精确实现轴向力的加载控制,还能确保试件的压剪受力状态;基于力-位移的混合控制法对于该类加载试验系统的竖向力加载控制具有通用性,在大比例尺柱、墙等试件的压剪试验中具有广阔的应用前景。

舵机加载系统H_∞控制的研究

该文从理论上分析了舵机加载系统存在多余力的特点及其对加载系统控制性能的影响 ,建立了准确的数学模型 ,并将多余力作为系统的外干扰设计了舵机加载系统的H∞ 控制器。分析与仿真结果表明 ,H∞ 控制器对补偿加载系统多余力有很好的效果 ,可以大大地提高加载系统的鲁棒性和跟踪性能 。

被动式加载系统多余力矩的本质特征分析

在阐述被动式加载系统工作原理的基础上,介绍了多余力的产生机理.建立了被动式加载多余力的动态数学模型,分析了动力元件与多余力的关系及多余力的动态特性.通过仿真研究,揭示出被动式加载系统多余力的本质特征.

电动加载系统多闭环复合控制

为了克服电动加载系统中存在直接影响加载精确度和动态性能的多余力矩强扰动以及电机、机构等非线性因素,提出了一种以转速闭环作为内环、力矩闭环作为外环,以及位置闭环作为外环补偿的复合控制策略,它能够对多余力矩和非线性因素进行隔离抑制。从系统的抗干扰性、鲁棒性等方面与传统单转矩闭环进行了理论分析和比较,转矩闭环采用模糊自适应PID控制算法,以提高加载系统的自适应能力。实验结果表明,与传统闭环控制效果相比,复合控制能够有效抑制多余力矩干扰,提高了力矩跟踪精确度和系统动态性能。

气动加载系统的积分型线性自抗扰控制

气动加载系统是复杂的非线性时变系统,可变参数和不确定性比较多,本文采用积分型线性自抗扰控制器(I--LADRC)对气动加载系统进行控制.自抗扰控制器(active disturbance rejection controller,ADRC)结构简单,不依赖于被控对象精确的数学模型,可以很好补偿被控系统内外各种不确定性.加入积分环节用来弥补ADRC在时变系统控制中存在的不足.在采用VC++6.0的工控试验平台上,将I--LADRC应用于气动加载系统中,分别在加载压力为恒值、方波和正弦波时进行空载和加载实验,并将得到的实验结果与PID控制算法进行比较,实验结果表明该控制算法不仅响应速度快,精度高,并且还具有较强的鲁棒性,具有良好的工程应用前景.

气动伺服加载系统的非线性复合控制

气动伺服系统以其具有可压缩性、易实现高速等特点而适用于一种瞬时展开机构的伺服加载测试需求。通过分析气动伺服系统中存在的强非线性及动态不确定性,提出非线性复合控制策略。针对不同的特征,设计不同的控制方法。通过反馈线性化进行变化,将输出控制量分成两个部分-线性部分和非线性部分,采用极点配置原理进行线性控制分量的设计,确保系统的稳定性,借助Maltab LMI工具箱求解线性矩阵不等式;针对系统存在动态不确定性时缺乏鲁棒性,采用Lyapunov再设计方法进行非线性控制分量的设计,确保系统的鲁棒性,采用ITAE优化算法进行求解,确保系统的跟踪精度及快速性。通过理论分析,数字仿真及试验对比验证相结合的方法,展开气动力矩伺服加载控制研究,所设计复合控制方法有效改善了非线性和动态不确定性对系统性能产生的不良影响,提高了系统的动态性能和控制品质。

电动直线舵机方波加载系统研究

研究对象为以永磁直流电机为作动单元的电动负载模拟器,研究目的在于寻找一种控制算法能够使该系统能够尽可能真实地模拟某型电动直线舵机在实际工作过程中所受到的力。首先建立了电动加载系统的数学模型,然后在Matlab环境下分析了系统的动态特性,并且根据系统的实际工作条件进行了仿真,作为实际控制系统算法的设计根据,最后提出了PID控制加指令前馈的控制方案,并且在VC++编程环境下完成加载系统实际控制软件的编写。通过对直线舵机实物测试,完全达到了系统的控制性能指标要求,说明该控制算法能够有效地应用于电动直线舵机方波加载系统中,具有较高的工程实践价值。