液压机械臂的接触作业控制方法进展

【目的】液压机械臂具备负载能力强、响应速度快、无极调速范围大、受辐射电磁干扰小等特点,被广泛应用于隧道掘进装备、桥梁建设装备等交通基础设施建设领域。文章旨在总结液压机械臂的接触作业控制方法,介绍力与位置精确协调控制方法,最后对其未来的研究方向提出展望。【方法】在实际工程应用中,液压机械臂常常要与外界环境进行接触,而其接触作业控制涉及与位置的精确协调控制,而力与位置的精确控制需要精准的动力学模型和末端力的精准估计。【结果】国内外学者针对力与位置精确协调控制进行深入研究,在实现液压机械臂稳定、准确、安全接触作业取得了一些重要的研究成果。【结论】针对这些成果,阐述了液压机械臂在动力学建模、动力学参数辨识、末端接触力估计方法和柔顺控制等方面的研究内容,并且对下一步的研究提出了建议和展望。

基于SVM的液压机械驱动齿轮组故障诊断研究

针对液压机械驱动齿轮组故障诊断结果精准度不佳、可靠性差等问题,本文提出基于SVM的液压机械驱动齿轮组故障诊断研究。采集了液压机械驱动齿轮组振动信号,构建液压机械驱动齿轮组故障信号分离模型;运用低秩算法分离液压机械驱动齿轮箱振源信号,设计齿轮组故障信号约束条件,完成液压机械驱动齿轮组分类;根据分类结果,采用SDAE模型提取液压机械驱动齿轮组故障特征,并将提取结果输入到支持向量机内训练,其最终输出结果就是最佳诊断结果,实现基于SVM的液压机械驱动齿轮组故障诊断研究。实验结果表明,通过对该方法开展故障检测及故障诊断测试,本文方法下分类错误率不超过3.5%,验证了该方法的可行性高。

液压机械臂驱动关节的非线性摩擦力自适应补偿控制

液压机械臂在重载任务中至关重要,但在精细化作业中却普遍存在“力量够大、精细不足”的问题。无论采用全自主还是半自主的作业方式,精密运动控制都是实现精细作业的首要基础。液压机械臂多采用液压缸直动推动关节转动的非线性驱动关节构型,摩擦分别来自液压缸和转动轴,但现研究大多忽略直动摩擦而仅考虑转动摩擦,因而运动控制中的摩擦补偿不到位。建立了面向模型补偿控制的液压机械臂非线性驱动关节动力学模型,全面考虑液压缸和转动轴的摩擦特性,进而提出摩擦补偿控制方法。结合基于最小二乘的在线参数自适应律,设计了直接/间接自适应鲁棒控制器。最后开展多组仿真对比,验证所提控制方法对液压机械臂驱动关节控制精度的提升效果。

液压机械无级变速器全工况效率模型及功率损失分析

针对目前液压机械无级变速器(hydro-mechanical continuously variable transmission,HMT)效率模型研究中存在的效率组成不全面、局限于单一工况以及缺少功率损失分析等问题,该研究建立了考虑传动元件及附件功率损失的HMT全工况效率模型。首先建立HMT变量泵-定量马达的通用效率模型,根据效率试验数据辨识相关参数;然后建立HMT其他传动机构及附件的效率模型,将各部分效率模型组合得到完整的HMT效率模型。基于自主研发的HMT进行计算,得到全工况效率图和各组成机构的损失功率。搭建试验台,对HMT进行效率试验以验证模型的准确性,HM1段和HM2段在全工况下的效率平均绝对误差分别为0.027 3和0.026 1,相较于对比方法准确性提高了64.59%和55.46%。结合效率图和功率损失情况分析HMT效率特性和影响因素,结果表明:1)本文HMT效率主要受负载和液压单元排量比e影响,输入转速影响不显著;2)低负载下本文HMT效率主要影响因素为负载,高负载下为排量比;3)泵马达功率损失对HMT效率影响最大,e <0时液压损失功率大,HMT效率低;e=0时液压损失功率为0,HMT效率达到最高;4)齿轮和离合器的功率损失对HMT效率的影响不容忽略,考虑其他附件功率损失有利于提高模型计算精度。提高HMT效率的措施:1)尽量避免HMT长时间在功率循环工况下工作,在优先满足负载需求和保证发动机经济性前提下,推荐在纯机械点及其附近工作点作业;2)避免长时间低负载作业,应保持在高负载工况作业;3)选用高效率液压单元或通过改进参数提高液压单元传动效率;4)满足齿轮和离合器性能要求前提下改进参数,降低功率损失。

基于自适应阻抗控制的大负载液压机械臂柔顺控制

针对大负载液压机械臂的柔顺作业问题,提出了一种自适应阻抗控制算法进行机械臂柔顺控制。算法根据六维力传感器测量的接触力信息和机械臂末端位置信息,对环境刚度和环境位置实时估计。根据环境刚度和环境位置的估计值,对机械臂的参考轨迹进行修正,实现自适应阻抗控制,以达到更佳的力控效果。开展了液压机械臂管道搬运实验,进行自适应控制算法性能验证。结果表明,相较于传统的阻抗控制算法,机械臂采用自适应阻抗控制算法能够获得更好的力控性和柔顺性。

重型液压机械臂的模型前馈补偿自抗扰控制

液压驱动的重型机械臂被广泛应用于工程机械和矿山机械,对其进行自动控制在行业内具有迫切的需求。然而,液压系统的强参数不确定性和难以建模的动态等因素的影响,给其自动控制带来了一定的挑战。文中以某锚杆钻车为例,研究了一类重型液压机械臂驱动液压缸的位置跟踪控制问题,提出了一种模型前馈补偿自抗扰控制器。为解决重载下变负荷、死区、参数不确定以及摩擦等非线性因素带来的控制难题,采取模型前馈与自抗扰反馈相结合的控制方法,将重型液压机械臂的机构动力学模型和比例阀控液压缸模型相结合,建立了系统的机理模型,然后基于系统的机理模型,构建了控制器的前馈补偿部分;设计了扩张状态观测器对系统的未建模因素进行实时观测,再加上基于状态误差的反馈调整构成了自抗扰控制器。最后在实际的重型液压机械臂上进行了实验研究,结果表明:基于模型前馈补偿的自抗扰控制器相比于PID控制器,具有更小的滞后和跟踪误差,整体跟踪精度比PID控制器提升了63.5%,说明所设计的控制器可以很好地克服液压系统的非线性因素的不利影响,比PID控制器具有更高的鲁棒性,因此所设计的控制方法更适用于此类重型液压机械臂的位置跟踪控制。

液压机械式压差伺服系统的差分进化H_(∞)优化设计方法

针对液压机械式压差伺服系统正向设计的难点,提出压差伺服系统的差分进化H∞优化设计方法。通过建立状态空间模型,并设计差分进化H_∞频域优化指标,提出一种压差伺服系统的动态设计方法;在此基础上,完成了压差伺服系统镇定、伺服控制规律的优化设计,并进行系统级仿真。仿真结果表明,压差伺服系统稳态特性满足0.92±0.01 MPa,静态误差小于1%,动态调节时间小于0.01 s,超调量小于10%,相角裕度大于70°,20 Hz正弦波动输入信号的干扰下具有鲁棒抗干扰性能。

基于液压机械无级变速的拖拉机起步预测控制

为提高配备液压机械无级变速器(Hydro-Mechanical Continuously Variable Transmission,HMCVT)的拖拉机起步性能,提出了一种基于排量预测调节的液压机械无级变速拖拉机起步控制方法。通过分析HMCVT工作原理及其排量调节机构工作特性,将拖拉机起步过程进行3阶段划分,并以减小起步时间和起步冲击度为目标,建立了基于模型预测控制的拖拉机起步过程排量控制策略。仿真结果表明:与未采用基于排量预测调节的起步控制方法相比,液压机械无级变速拖拉机起步时间缩短了8%,起步最大冲击度减小了32.6%,对HCMCVT拖拉机起步过程有较好的控制效果,起步性能得到较大提高。

基于优化故障树模型的液压机械可靠性评估

针对现有液压机械可靠性评估方法存在的评估时间过长、评估结果精度较差等问题,提出基于优化故障树模型的可靠性评估方法。确定液压机械全部故障类型及逻辑关系,建立液压机械故障树模型,采用T-S模糊门取代逻辑门优化故障树模型。利用层次分析法(AHP)测定中间事件重要度,应用T-S模糊门规则对底事件故障概率与模糊数进行设定与计算,获取液压机械故障概率,从而计算出液压机械可靠性评估结果。实验结果显示:该方法的评估时间为4.8 s,液压机械可靠性评估结果与实际结果相同。

基于ADAMS的喷浆液压机械臂动力学仿真分析

为解决煤矿巷道喷浆支护作业机械智能化程度低、喷浆均匀性差、工作效率低、工人劳动强度大、工作环境恶劣等难题,分析现有某新型六自由度喷浆液压机械臂方案,并进行机械臂运动学方程推导及动力学仿真。首先采用标准D-H法建立其连杆坐标系,研究机械臂的坐标系及其变换,通过齐次变换矩阵计算,借助Matlab软件求解并化简,得到机械臂正运动学方程。采用Solidworks软件对机械臂的大臂、中臂、小臂、混凝土喷嘴及各回转关节进行机械结构三维建模,导入ADAMS软件中对喷浆液压机械臂进行动力学仿真研究,分析其在最大载荷工况下的运动轨迹及第一、第二两个典型受力关节所受到的作用力及力矩曲线图、角速度变化曲线。仿真结果可为后续的机械臂第一、第二关节结构优化、液压系统选取及控制研究提供参考。

广东顺力:以完美工艺打造举升机精品——专访广东顺力液压机械有限公司总经理梁绍基

广东顺力液压机械有限公司成立于2005年,是全球领先的汽车举升机生产厂家,其总部位于广东省肇庆市大旺高新区,占地面积30 000m2。广东顺力液压机械有限公司一直致力于为客户提供安全、可靠、高品质的举升设备及举升解决方案,拥有逾19年经验的汽车举升机设计和生产团队,已获国家专利超30项,掌握领先行业的,50t举重能力的举升设备、大吨位超薄型举升机等生产技术。广东顺力液压机械有限公司的全系列产品覆盖50多种各类型汽车举升机,通过欧洲欧盟CE认证、CCS中国交通认证,产品覆盖中国、法国、爱尔兰、英国、德国、美国、泰国、新加坡、巴西等全球50多个国家和地区。

车用液压机械无级变速器研究及应用分析

液压机械无级变速器是近年来新发展起来的一种新型车用无级变速器,其在工程机械和农业机械上得到了广泛的应用。车用液压机械无级变速器是一种能够实现连续无级变速的设备,其研究对于车用机械工程领域具有重要的意义。液压传动是一种以液体为工作介质,实现能量传输与控制的一种传动模式。基于此,本次研究将通过对液压机械无级变速器的工作原理和特点进行深入剖析,论述了其在各个机械领域的应用,旨在促进车用行业的进一步发展,以期为相关领域的研究者和工程师提供参考和借鉴。

基于前馈补偿的重载液压机械臂运动高精度控制研究

常规的重载液压机械臂运动高精度控制方法主要使用CANopen分布式通信架构生成控制指令,易受可变工况失稳影响,导致控制轨迹坐标与规划轨迹坐标不拟合,因此,研究一种基于前馈补偿的重载液压机械臂运动高精度控制方法。辨识重载液压机械臂运动控制参数,利用前馈补偿生成了液压机械臂运动高精度控制方程,从而完成了重载液压机械臂运动高精度控制。实例分析结果表明,设计的重载液压机械臂运动前馈补偿高精度控制方法应用下控制轨迹坐标与规划轨迹坐标较拟合,证明设计方法的控制效果较好,具有可靠性,能够为提高重载液压机械臂运动效率,降低作业难度作出重要贡献。

CASE-PUMA四区段液压机械无级变速器特性分析

液压机械无级传动技术具有高效平稳的优点,国内对该技术的研究起步较晚。文章以CASE公司的PUMA四区段液压机械无级变速器为研究对象,分析了其无级调速特性、扭矩特性、液压功率分流比,给出了PUMA变速器输入输出转速比、液压功率分流比与变量泵和定量马达排量比的关系式,以及变速器输出轴与马达输出轴转矩的关系。最后,基于AMESim平台对PUMA变速器进行建模,仿真分析其输入转速与输出转速的关系,结果表明,该变速器可以实现拖拉机全行驶速度范围的无级调速。该研究旨在为无级变速箱的理论研究和设计提供参考。

机械设计制造中液压机械控制系统的应用

液压机械控制系统作为机械设计制造领域的关键技术,具有广泛的应用前景,能为机械系统提供强大的动力支持和运动控制能力。其应用领域涵盖了工业自动化、航空航天、汽车制造等多个领域。本文从系统控制、传动技术和软件设计等角度,探讨液压机械控制系统在工业领域中的具体应用。通过硬件和软件的有机结合,液压机械控制系统能实现对机械装置的精准控制,推动工业制造的发展。

矿山液压机械设备的维护及保养研究

随着时代的发展,液压设备广泛应用于煤矿企业的机械设备中,极大提升矿山开采作业中综采、掘进、运输等环节的工作效率与质量。如果煤矿液压支架的管理和维护不力,可能会造成人员伤亡和采矿设备损坏,在这个过程中,矿山液压机械设备的维护及保养显得尤为重要。以下内容将详细探讨矿山液压机械设备的基本原理、管理中存在的不足以及加强维护及保养的主要策略,仅供参考。

五轴液压机械手的设计及其在潜孔钻机中的应用

潜孔钻机作为矿山深孔凿岩的主体开采装备,普遍使用的是人工装卸钻杆或者推进器上配置钻杆库。前者劳动强度大,生产效率低下,且存在很大的安全隐患;后者只适用于小直径钻杆,钻孔数量无法满足大直径深孔要求。基于此,介绍一种五轴液压机械手的结构及设计原理,成功搭载于潜孔钻机,解决了传统潜孔钻机接卸杆依靠人工、钻杆数量受限等技术难题,并进行现场应用,实现了采场全过程无人作业。

基于PID技术的液压机械电气设备自动控制系统

液压机械电气设备广泛应用于工业生产中,其自动控制系统的性能对生产效率和产品质量有重要影响。本文提出了一种基于PID技术的液压机械电气设备自动控制系统设计方案,通过优化传感器布局、PID参数自整定、构建安全保护机制等,实现了系统的高精度控制和故障自诊断。仿真结果表明,该方案能够显著提升控制系统的动态性能和鲁棒性,为液压机械电气设备智能化升级提供了可行的技术路线。

液压机械传动控制系统在机械设计及制造中的应用

液压机械传动控制系统通过对液体压力的高效利用,实现了能源的精准传输与控制。此系统以其高度的灵活性和适应性,成为现代机械的关键组成部分。本研究的目的在于探究液压机械传动控制系统在机械设计和制造中的应用,一方面分析了液压系统的基本构造,以及这些组件如何协同工作实现高效的动力传输和精确控制,另一方面详细探讨了液压机械传动控制系统在不同场景下的应用。通过充分挖掘液压系统在不同领域的应用潜力,提高动力效率、控制精度和响应速度等,进一步优化液压系统的整体性能。

液压机械控制虚拟仿真实验教学系统设计

当前高校液压机械类专业的实验教学环节易受到教学资源短缺的限制,且不能实现资源共享,从一定程度上了影响了实验教学的效果,而计算机虚拟仿真技术的出现为液压机械专业的实验教学提供了一条新的途径。给出了液压机械控制虚拟仿真实验教学系统的总体框架设计与工作流程设计,其中系统硬件平台部分包括客户操控端、服务器、虚拟装置和各种连接端口;从软件层面分析系统服务器运行LabVIEW平台的相关软件程序,并通过系统主界面控制硬件模块工作;为提高虚拟仿真系统的控制精度,在控制算法上采用增量PID控制算法,适时调整采样信号和采样周期,以更准确地控制虚拟装置的工作。测试结果表明与传统实验教学系统相比,提出的仿真实验教学系统具有更快的机械控制响应速度和更精确的行进轨迹。