基于层分配连通算法的液压阀块多端点布孔优化设计

针对液压集成阀块内部孔网布局优化问题,建立以孔道路径长度和压力损失为目标的优化模型。结合液压集成阀块的结构特点提出了一种基于直角Steiner最小树结构的多端点布孔优化层分配连通算法,将三维孔网路径优化问题转换为平面端点集路径连通优化问题。先基于各端点空间坐标进行布孔层分配,再将各布孔层合并至同一平面内通过求解平面内最小Steiner树来达到孔网路径优化目的。在求解直角Steiner最小树时以Kruskal算法为基础构建了一种RSMT求解算法,随后将求解的RSMT各边匹配至端点对应的布孔层得出优化后的整体孔网连通路径。实例验证结果表明层分配连通算法可快速有效地进行阀块多端点连通布孔优化设计。

基于鲁棒自适应的减震阻尼器试验台加载位移跟踪控制

减震阻尼器是用于建筑、桥梁、风电、管道等领域减震的核心零部件,减震阻尼器试验台是测试减震阻尼器动/静态特性的试验装置。针对减震阻尼器试验台在位移加载时实际位移与期望位移跟踪误差较大的问题,建立试验台液压伺服位移控制系统数学模型,设计鲁棒自适应控制器,并基于李雅普诺夫理论验证控制器的稳定性,提出一种基于鲁棒自适应的位移跟踪控制方法。搭建Simulink与AMESim联合仿真模型,对试验台电液伺服系统的控制方法进行仿真分析;搭建试验台并对比验证鲁棒自适应控制器与传统PID控制器的控制性能。结果表明:鲁棒自适应控制器具有较强的抗干扰能力,跟踪误差较PID控制器减少了55%,响应速度提高了66.7%,较大程度提高了试验台加载系统的位移跟踪控制精度。

基于反步法控制器的双缸液压系统同步运动控制研究

由于锻造液压机受到诸多内在、外在因素的影响,使得其双缸同步控制精度不满足工况需求。针对此问题,以传统双缸同步控制系统为研究对象,建立液压缸位置控制系统运动学模型,结合Lyapunov稳定性理论,设计反步法控制器,并且应用于并联同步控制结构中;分别搭建基于反步法控制器和PID控制器的双缸同步控制系统AMESim与Simulink联合仿真模型,并进行联合仿真。结果表明:与PID控制器相比,从阶跃响应方面看,反步法控制器最大同步误差减小了62.3%,调定时间减少了26.96%;从正弦跟踪能力方面看,反步法控制器滞后性显著降低,并且能够满足双缸同步控制要求。

挖掘机自动挖掘轨迹规划与动态优化控制

以挖掘机为研究对象,建立挖掘机工作装置运动学和动力学数学模型,通过五次多项式插值方法将运动轨迹离散,采用MATLAB编写离散运动轨迹程序并将其计算结果与ADAMS仿真结果进行对比,最终确定动力学模型参数;其次,建立基于动力学模型的Simulink和ADAMS联合仿真模型,在动态控制中采用PD控制方法,进行轨迹规划联合仿真并试验。结果表明:基于动力学模型的运动轨迹控制方法可以有效避免始末位置和液压缸输出力变化的突变,采用动态控制中的PD控制方法,得到的收敛趋势相较于未优化的要收敛近50%;液压缸输出力变化稳定,其误差在5%附近,提升了自动挖掘运动轨迹控制精度。

重载液压缸动态位移信号的自适应滤波器设计

为了能够在大型减震阻尼器性能测试试验中更好反馈试验台的重载液压缸动态位移变化信息,从而真实模拟大型减震阻尼器所需振动激励信号,进而获得更好的特性参数,对比传统变步长LMS算法,根据试验台重载液压缸实际振动的加载工况,在预期参考信号不可知的情况下,通过小波变换对原始信号进行拟合,并使用MATLAB建立误差与步长之间的非线性函数表达式,提出一种基于小波变换的LMS自适应滤波器,最后通过LabVIEW编写了测控程序进行了试验。试验结果表明,相较于传统变步长LMS算法,基于小波变换的自适应滤波器收敛速度更快、稳态误差更小且跟踪能力更强,在实际应用中,相较于其他类型滤波器具有更好的滤波效果。

基于团队建设的应用型本科院校学生个人能力培养研究

“以学生为中心”是现代工程教育的核心价值理念之一。培养学生个人能力是应用型本科院校人才培养的重要目标之一。个人能力包括领导能力、创新能力、终生学习能力等。文章借教学改革之机,以应用型本科院校的机械设计制造及其自动化专业为例,探究基于团队建设的个人能力培养模式,并通过组建学习型团队、实践型团队和创新型团队,在实践活动中对应用型本科院校学生个人能力的培养进行了初步探讨。

全液压钻机给进液压系统的负载特性

通过对全液压钻机实际工况和负载特性分析,建立钻套与钻具之间的摩擦系数关系,针对给进电液系统进行优化设计,分别建立加压钻进和减压钻进压力控制系统数学模型;根据钻进地质情况的不同,对控制回路性能与溢流压力关系和控制回路压力-流量与电比例换向阀阀口开度关系进行分析,研究变负载对压力控制性能的影响,实现高效节能的回路控制。通过现场对给进液压缸负载力的采集,对比仿真分析,充分证明了给进压力控制回路可以对加压力准确调节,使钻杆在实际钻进过程中安全、平稳,优化后的给进电液系统在给进压力控制方面效果显著。

自行式液压平板车四点支撑“面追逐式”调平策略的研究与应用

自行式液压平板车是大型工程设备运输的关键设备,运输对象以超高、超宽、超重为重要特征,其运输过程需保证运行的安全性。针对自行式液压平板车工作中出现的虚腿情况,提出了一种四点支撑的液压平台调平方法,即"面追逐式"误差控制法,并对自动调平过程中控制逻辑进行了设计。实车试验表明,该方法可以有效预防平板车自动调平过程中虚腿的产生,提高了车辆运行的安全性。

驮运架一体机三维微调液压系统群设计与研究

针对千吨级城市立交桥的整体置换,研制出驮运架一体机进行双车联合作业,提出了一种三维微调液压系统群概念,针对各液压缸系统群建立数学模型,分析原理和相互关系并设计其相关结构。进行了实验梁调试测试,并将该系统群成功应用于实际桥梁整体置换项目,取得了良好的效果。结果表明,该系统群在千吨级立交桥三维微调时平均误差约为1 mm,具有较小的误差和较高的效率。

大型精密装备快速运输车减振装置

为实现大型精密装备的长途快速运输,保证运输过程中装备的安全性,在运输车鹅颈部分设计一套减振缓冲装置,可以在行车方向和垂直方向上有效减少装备的振动;在运输车中车架和后车架部分的连接处设计一种限高定位减振装置,不仅能够保证运输过程中车架的离地高度,而且能够有效地降低中车架部分的振动;运输车的后车架部分采用空气悬挂结构,该机构在行车方向和垂直方向上均有很好的减振缓冲性能。建立整个运输车的力学模型和数学模型,在不同工况下进行振动仿真分析和试验研究,证明了减振缓冲装置的可行性和实用性,能够有效地保障大型精密装备在运输过程中的安全性,对运输车减振缓冲性能的研究具有指导作用和经济实用价值。

自行式载重车自适应悬架组群系统顺应性

对自行式载重车悬架组群系统进行了顺应性描述和顺应效果评价,针对目前传统的液压弹簧悬架系统,设计改进了一种自适应悬架组群系统,建立了整车和自适应悬架组群系统的非线性数学模型;在额定载荷为3200kN的两纵列六轴线自行式载重车的基础上,以随机路面激励为输入,在空载和满载工况下建立了液压弹簧悬架系统和自适应悬架组群系统的仿真模型。仿真分析和现场试验对比结果表明,改进后的自适应悬架组群系统在空载和满载工况下顺应系数分别提高了103.8%与55.1%,系统液压缸输出力更加平缓,具有更好的顺应性,采用改进后的自适应悬架组群系统的自行式载重车在行驶过程中的抗冲击振动能力和改善车辆平顺性方面效果显著。

远程教育技术环境下社区教育发展模式探索

社区教育是我国建立终身教育体系,构建和谐社会的重要途径。将远程教育技术应用于社区教育作为一种崭新模式可实现社区教育的跨越与创新。本文从社区教育的发展模式方面进行论述,分析设计了远程社区教育平台,并从加大宣传力度、建立保障机制、加强合作和建立激励机制方面对推进社区教育进行了探讨。

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%。

自行式液压载重车转向升降液压系统的改进

自行式液压载重车转向升降液压系统目前主要采用负载敏感控制系统,该系统结构复杂,成本较高,为此提出一种负载敏感液压泵的恒压变量控制,设计一个变量控制阀组既可以实现液压泵的负载敏感控制模式,又可以实现恒压变量控制模式,一台液压泵可以当负载敏感液压泵使用,也可以当恒压变量泵使用,升降液压系统采用恒压变量控制,通过变量控制阀组与升降控制阀组的配合实现升降速度的调节。现场试验表明能够满足实际使用要求,控制性能更好,成本降低。

纵坡工况下超低重载主动悬挂升降轨迹灵敏度分析

为提高在纵坡工况下超低重载主动悬挂行驶的安全稳定性,设计出一种升降驱动单元升降控制系统,并分别建立其在理想路面与D级路面的纵坡工况下的数学模型,通过对比升降驱动单元路面跟踪曲线与实际输出位移曲线,验证其在两种路况下的跟踪性能。采用一阶轨迹灵敏度分析方法建立D级路面纵坡工况下升降驱动单元灵敏度方程,给出其位移响应对应的各参数灵敏度,建立灵敏度衡量指标,定量分析各参数变化对输出动态特性影响程度的大小。研究结果表明:液压缸活塞有效面积、液压缸等效总容积、液压油弹性系数、比例伺服阀压力流量系数、液压缸总泄漏系数和最大负载的变化对升降驱动单元输出位移动态性能影响很大,这为后续主动悬挂升降驱动单元性能优化提供理论支持。

连杆转向系统数字化设计技术研究

【目的】实现多轴线连杆转向机构的快速研发设计,降低设计成本,提高设计质量与效率。【方法】针对模块化轴线运输车的连杆转向系统设计繁杂等问题,以参数化设计以及自动化装配技术为理论支撑,分析多轴线运输车连杆转向系统传统设计流程;针对数字化设计主体功能,利用Python汇编语言编写平台整体框架,利用win32com第三方com接口模块库,与SolidWorks的API接口联通,实现利用主体程序对SolidWorks各部分函数功能进行调用。以设计的良好图形用户界面为交互接口,与SolidWorks接口程序合并搭建了一个连杆转向系统的数字化设计平台。【结果】实际应用后发现,通过这个数字化设计平台,可获取用户所需尺寸参数,还可以快速完成多轴线运输车连杆转向系统的参数化设计以及各连接板孔位的自动化装配。【结论】这种方法不仅可以避免人工设计上的疏漏,保证设计的准确性和稳定性,还可有效缩短设计周期,减少重复机械性的设计操作,大幅提高设计效率,增强国家大型高精尖设备的运输实力。

超低重载主动悬挂设计与建模分析

【目的】提高重型装备及大型构件在装卸和运输过程中的安全稳定性,解决实际工程中遇到的装卸工作面存在高度差、运输中受路面不平影响导致稳定性差等问题。【方法】依据保障预期功能、满足强度要求、满足结构刚度等设计准则,课题组设计了一种超低重载主动悬挂结构,以平地的相对不平路面作为平地工况进行研究,通过滤波白噪声法来模拟平地工况下超低重载主动悬挂受到的路面激励,对主动悬挂进行运动学建模和动力学建模,并运用拉普拉斯变换求解出平地工况下超低重载主动悬挂升降位移量在理想不平路面状态下的频域模型,最后通过在Simulink上搭建其升降频域模型来仿真求解出主动悬挂在理想不平路面的升降位移变化。【结果】课题组设计的悬挂结构包括车轴铰接组件、编码器、车轮驱动单元、升降驱动单元和回转支承。平地工况下,悬挂在理想不平路面的升降位移有较大的波动,变化范围为-20 mm~40 mm。【结论】将该位移变化作为悬挂升降控制在理想不平路面下的位移输入,可以为后续研究主动悬挂在平地工况下的路面跟踪位移控制提供理论支持。

阻尼器测试试验台的新变步长LMS自适应滤波器设计

【目的】提升阻尼器测试试验台的控制品质,进而得到更好的被测阻尼器参数曲线,需要对试验台反馈数据进行滤波提取。【方法】课题组通过对传统LMS自适应滤波器的研究,针对其步长选值问题,提出了一种基于麻雀搜索算法(Sparrow Search Algorithm,SSA)的变步长LMS算法,进而进行了新变步长LMS自适应滤波器设计。并通过Tent混沌映射优化了SSA算法在LMS自适应滤波器中的使用,加强了该算法的跟踪和收敛能力。【结果】仿真结果表明,优化后的算法较优化前误差总值下降约75.72%,优化效果较为显著。同时,相较于其他文献中的LMS自适应滤波算法,本设计中的算法能在快速收敛的同时保持较低的稳态误差,误差总值下降约35.17%。【结论】经过Tent混沌映射所得出的SSA算法初始种群能够提高LMS算法的跟踪能力、收敛速度和稳态精度。课题组设计的滤波器表现良好,具有较强的跟踪能力和稳态精度在低范围的保持能力,为阻尼器测试试验台性能优化和反馈数据的滤波提取提供了新的思路和方案。

基于粒子群算法的挖掘机PD控制器设计

针对挖掘机精确轨迹控制问题,构建了挖掘机动力学模型,搭建了Simulink仿真环境下挖掘机动力学模块、PD控制系统模块和可自动调用的PD参数输入模块;通过PSO最优搜寻得到PD权重参数,然后在PSO程序中定义挖掘机动力学模型,最后在动态控制下进行一个闭环快速自适应整定联合仿真。仿真结果表明,采用基于粒子群算法的挖掘机PD控制器与传统的试凑法都能达到期望的轨迹控制,且都能较好地贴近理论值,但基于粒子群算法的挖掘机PD控制器能够快速自适应整定。在挖掘轨迹起始过程中,相较于试凑法中K_(P)和K_(V)组合为200-5,粒子群算法的PD控制器要收敛近75%,降低了系统的稳态误差,大大提高了液压挖掘机的稳定性和精确性。

悬停状态下旋翼飞行机器人自适应鲁棒控制

针对加装二自由度绳驱动机械臂的旋翼飞行机器人在悬停条件下的抗干扰控制,提出了一种自适应终端滑模控制策略。将系统分成四旋翼飞行器和机械臂两个子系统,分别采用拉格朗日法与牛顿⁃欧拉法获得各自的动力学模型。在Lyapunov稳定性框架下设计了旋翼飞行器人的抗干扰轨迹跟踪控制器,并引入自适应策略来估计扰动上界。通过3个仿真算例验证了所设计控制器的有效性,结果表明,与其他控制器相比,本控制器具有较高的跟踪精度、较强的鲁棒性以及较好的抗干扰能力;机械臂质量的变化主要影响x通道和y通道的控制性能;本控制器基本能满足旋翼飞行机器人悬停作业的工作需求,具有一定的工程参考意义。