基于测控类多课程知识体系融合的研究生科研素养培养方法研究

随着计算机多媒体技术和网络通信技术的迅速发展,信息时代的学习、生活方式都发生了重大变革,面对日益复杂和充满挑战的全球局势,为了应对,更多是利用这种科技发展趋势,实现“重塑高等教育,实现可持续未来”,依据工程类研究生培养目标,对当前机械类研究生的测控类课程协调课程的学习目标和学习过程,进行了教学方法、内容和模式方面的改革,形成统一的着力点,有效提升研究生的科研技能素养,科研创新素养和人文素养等,实现研究生的可持续发展。

液压滚切剪液压系统的研究

根据滚动剪切的剪切原理设计液压滚切剪的液压系统。在滚切方程基础上采用比例伺服阀加位移传感器控制液压缸位移的方法来实现滚动剪切的目的。通过建立液压系统3大方程的方法求解出整个液压系统的传递函数,用Simulink仿真分析液压缸的位置控制效果。通过仿真可以确定一些控制参数的范围,但在仿真过程中无法直观检测到液压系统在改变控制参数后产生的超调震荡,须在实际调试过程中做适当调整。液压系统采用的控制策略必须具有较强的鲁棒性和自适应能力,以确保对不同的情况具有比较稳定的补偿精度。现场生产样机液压缸的位置控制精度和高质量的钢板剪切断面证实了该液压系统设计的正确性。

液压矫直机液压伺服系统动态特性分析比较

根据矫直机矫直原理和矫直工艺要求设计了全液压矫直机液压伺服系统,在此基础上采用非对称伺服阀加位移传感器控制非对称液压缸位移的方法达到了矫直钢板的目的。通过求解出非对称阀控制非对称液压缸的系统传递函数和非对称阀控制恒背压液压缸系统的传递函数,用Hyvos软件仿真分析液压缸两种位置控制效果。通过仿真可以发现:非对称阀控制非对称缸的控制效果明显优于非对称阀控制背压缸。同时通过现场生产样机的液压缸位置控制精度和钢板平直度证实该液压系统的设计是先进的。研究结果对非对称阀控制非对称缸的设计、仿真及控制具有指导意义。

液压系统弹簧刚度动态变化下的压力冲击余弦级数研究

分析了油液含气量和液压缸活塞位移对液压油的有效体积弹性模量和液压缸等效动态弹簧刚度的影响,利用余弦级数计算出压力冲击的作用时间,并利用AMESim仿真软件验证所求时间的准确性。在此基础上利用动量定理推导出了压力冲击的计算公式,并求出了压力冲击的数值大小。研究结果表明,液压缸的等效动态弹簧刚度和油液中的含气量是影响压力冲击数值大小的主因,因此在设计液压系统时,可以降低油液中的含气量,提高液压缸的等效动态弹簧刚度来确保系统的稳定。以国内某钢厂的全液压双边滚切剪作为实验对象,由于数据采集的时间间隔为0.5 s/次,在出现压力冲击的时候数值没采集到,但是通过现场油管爆裂来看是有冲击产生的。通过分析理论推导与所采集到的压力冲击的大小,得出误差在11.12%左右,验证了理论推导的正确性。

电液系统位置压力非线性自适应双闭环控制

随着技术的不断发展电液伺服系统的用途越来越广泛,电液伺服系统在工业设备工程机械、冶金机械、机械制造等领域占据着举足轻重的地位.本文建立位置压力非线性自适应双闭环控制,通过李雅普诺夫函数算法的稳定性探索闭环系统的稳定性.通过李雅普诺夫函数逐步分析算法的半负定.根据半负定判定该算法的稳定性,若为半负定则此时的函数为渐近稳定的.若不是半负定则不是渐进稳定的.采用李雅普诺夫函数算法的稳定性的控制方法,可以使系统的误差逐渐减小,从而使系统趋于稳定状态.从结果分析可以看出采用非线性自适应双闭环控制对跟踪位置压力的期望值有明显的提高,并且误差值也越来越小.

高速重载液压系统气体溶解理论分析

针对液压系统中阀口空化后的气泡进入液压缸对液压缸表面造成气蚀以及对液压系统造成振动、噪声、不稳定等问题,以滚切剪液压系统为例,以液压油有效体积模量为桥梁,建立了阀口初始含气量和气泡运动距离之间的数学模型。通过不同的液压阀口后的初始含气量,得到孔道中气泡运动的最佳溶解距离,从而使更少的气体进入液压缸,并用Fluent进行仿真验证。研究表明:随着初始含气量的变化,孔内气体溶解的距离也在发生变化;并且分析发现数学模型和仿真模型误差在10%以下。该模型的研究有助于防止空化后更多的气泡进入液压缸,防止液压缸造成气蚀及密封装置出现断裂等问题,更有提高液压系统的稳定性。

液压剪循环冷却系统的改进

液压系统以其体积小、结构紧凑、工作平稳、易于实现过载保护等优点得到广泛采用。在实际应用中,大多数液压系统的发热严重影响着控制精度的提高。必须认真分析其产生的原因,减少系统的溢流损失和压力损失,提高系统效率才能从根本上控制系统的发热。合理的选择循冷却系统对整个液压系统的热平衡十分重要,对主机的正常使用起着至关重要的作用。

复合连杆机构复演滚动轨迹的特性研究

通过对新型多自由度复合连杆滚动剪切机构的原理分析,建立了连杆剪切机构的位置环方程组,修正了导向杆与机架铰接位置的确定方法。以某大型钢厂的全液压滚切剪机开发为依托,对新型剪切机构的滚切运动轨迹进行了模拟仿真,模拟结果为电气液压伺服控制系统实现速度及位移的控制提供了精确数据,生产现场高质量的钢板剪切断面证实了合理的机构杆件尺寸是降低刀弧水平位移量、提高剪刃重叠量均匀度、实现高精度剪切的重要手段。

中厚板圆盘剪剪切力能参数测试及最佳剪刃间隙数学模型的建立

针对中厚板圆盘剪剪切质量差、剪切力理论计算偏差大等问题开展了生产实测、数据采集、回归拟合处理,得出现有的剪切力理论公式计算结果和实测结果相比误差在-9.56%～+56.5%之间.这些理论公式求解中未考虑随着厚度的增加剪切抗力和抗剪面积的非线性变化,导致剪切力计算结果大幅减小.这些公式适宜于薄规格钢板的剪切力计算,但用于厚板剪切力计算还要进一步完善.同时,建立了一个综合剪切钢板厚度、材料属性、累积剪切面积的圆盘剪剪刃间隙调整模型,并且考虑了刀盘装置在剪切受力过程中的变形对剪刃间隙影响.因此,针对不同的圆盘剪设备,要在该模型中考虑刀轴载荷—变形值的影响,对模型进行修正完善,就可获得适合于自己的间隙调整工艺参数.

液压双边滚切剪非线性系统稳定性分析

双边剪机械动力学与液压动力学的耦合作用以及上刀架与液压缸之间的位置反馈,都是系统不稳定的因素.在这个模型中,所有的不稳定因素都来自于液压油的控制.通过采用非对称阀控制非对称缸的方法建立液压系统的数学模型,得到了伺服液压缸压力、流量的非线性状态方程,并利用李雅普诺夫稳定性判据分析了四缸耦合的非线性系统的稳定性.通过采集现场实验数据表明:四缸运动轨迹可以较好地按照既定轨迹运动,验证了此方法可以满足现场的实际需求.

液压滚切剪液压系统的换向冲击分析

液压滚切剪的剪切机构,建立了液压缸的力平衡方程。通过求解液压缸换向前后的两腔压力,比较对称阀控制非对称缸和非对称阀控制非对称缸两种形式的压力冲击。通过仿真软件模拟两种形式的液压缸换向冲击,可以看出非对称阀控制非对称缸的换向压力冲击较小,符合理论计算的结果。依据仿真结果设计合理的液压系统,有利于设备的安全运行。通过采集现场样机液压缸的两腔压力,证实了采用非对称阀控制非对称缸的方法能够有效地解决液压缸的换向冲击问题。

矿井应急救生舱爆炸冲击波作用下的结构瞬态响应分析及参数化设计

针对因矿井应急救生舱模拟爆破冲击时分析数据缺乏而严重影响救生舱的开发设计问题,同某企业合作对救生舱进行了结构瞬态响应分析和优化设计,分析了不同压力和作用时间工况下,舱体封头和舱体正面的应力、应变、冲击变形及回弹情况。结果表明:舱体封头受到的应力2.0MPa时变形量过大,所以门板可以设计成骨架的扁箱体结构,以增强该部位的结构强度和刚度;舱体受0.5MPa压力冲击力时只发生弹性变形,随着冲击峰值的变大,变形量急剧增大,塑性变形占主导地位。变形过程在冲击载荷衰减为零后,还要延续一段时间,之后发生一定量的回弹,同时舱体的回弹能力急剧下降。本文在结构数值分析的基础上对舱体结构进行了参数化设计,通过对救生舱结构主要设计参数变化对其抵抗冲击能力的趋势分析可知:在允许范围内,应尽量增加支撑筋骨的高度B1并减少波纹板宽度L2及边部支撑筋骨厚度B2,以增强救生舱抵抗冲击的能力。

电液伺服系统位置-压力主从控制方法研究

基于主从控制理论提出一种新的阀控缸电液系统位置和压力主从控制方法。建立阀控缸系统位置传递函数后,将液压缸两腔的压力动态变化信号应用位置-压力转换公式转换为位置信号,再将转换的位置信号叠加到电液伺服系统的主位置闭环内,以实现阀控缸系统位置和压力的主从控制。通过在MATLAB/Simulink中搭建的仿真模型,仿真分析该方法的控制效果,结果表明该控制方法正确可行。通过分析现场样机矫直钢板时液压缸的位置和压力信号,证明电液伺服系统位置-压力主从控制方法可以实现位置、压力不同变量的在线主从控制,提高了系统的响应速度和控制精度,为其他电液伺服系统的设计研究提供理论基础。

驱动复合连杆机构滚动的液压控制系统特性

针对曲轴连杆机械式滚切剪机构复杂、设备质量大、造价高等问题,研制出液压缸驱动PR-8R-PRⅡ级杆组的复合连杆剪切机构.通过建立复合连杆机构的位置环方程、力矩平衡方程,求解出构件的轨迹曲线及液压缸的位移、双腔平衡力参数及液压控制系统的传递函数.理论与实测结果表明:液压伺服控制系统模型满足了连杆机构复演滚动轨迹的特性要求;该机构构型设计及机构学综合分析数据正确可行,液压伺服控制系统具有较强的鲁棒性和自适应能力,可在复杂恶劣工况下实现较高的位置控制精度,采用非对称阀控制非对称缸的方法能有效解决剪切机构驱动液压缸的换向冲击问题.

卧式伺服缸新型结构控制系统的IMC-PID控制器设计

全液压滚切剪是冶金生产线上的重要设备,重载伺服缸是其核心元件,通常需卧式铰接安装输出曲线力。但由于自身重量的影响会导致密封圈摩损、泄漏以至于输出力不足等现象。针对该问题提出了重载卧式伺服液压缸端底连接一个支撑小缸的新型结构,并设计了压力-位置双闭环独立PID控制系统。将内模控制引入到PID控制器设计中,提出IMC-PID控制器,建立滤波器参数与PID控制器参数之间的关系,解决了由于双闭环独立PID整定参数多且复杂的问题。运用Simulink仿真平台,进行IMC-PID与PID仿真对比,其结果表明,IMC-PID能够稳定精准地跟踪给定信号,快速达到目标值,且抗干扰能力强。采用该方法能够有效地改善系统的动态特性,提高系统的鲁棒性,其控制品质优于常规PID,为实际工程提供了重要的理论依据。

基于AMESim伺服直驱泵控缸系统压力闭环控制特性分析

通过对伺服直驱泵控缸电液伺服系统工作原理的分析,推导出压力闭环控制系统的数学模型,并在AMESim中搭建出压力闭环控制回路的仿真模型。通过仿真对比分析了泵控缸压力开环闭环的特性,并对影响压力闭环PID控制特性的重要参数(液压缸的泄漏系数、电机转矩灵敏度系数、PID参数)进行仿真分析。研究结果表明通过合理的选择,控制参数可以显著提高伺服直驱泵控缸压力闭环控制系统的动态特性。

液压滚切剪液压系统压力冲击研究

液压冲击会直接影响液压系统的稳定和控制精度,从而影响液压滚切剪剪切钢板的质量,因此有必要对液压滚切剪液压系统中的压力冲击进行研究。通过理论分析得到缩短液压泵与液压阀之间的管道长度可以减小液压冲击的结论,并通过AMESim仿真软件对不同长度液压管道内的液压冲击进行了仿真,验证了此结论的正确性。

Q345D钢高温力学性能试验研究

在Gleeble1500D热力模拟试验机上,对Q345D钢在室温（20℃）、500℃、550℃、600℃、650℃、700℃、750℃不同温度条件下进行拉伸试验研究,通过回归分析,得出屈服强度σs、极限强度σb、弹性模量E等力学性能随温度变化的规律。在500℃~750℃之间,Q345D钢的屈服强度σs、极限强度σb随温度升高而降低,而弹性模量E的变化不大。

全液压矫直机伺服系统动态特性的联合仿真研究

矫直机工作过程中,由于板型缺陷不同,矫直时所需的矫直力不同。在对矫直机液压系统进行模拟仿真时,为更好的对这一变载荷情况进行仿真,本文建立一种AMEsim/Simulik联合仿真模型,加入了二级控制中系统参数的在线调整。采用参考模型的模糊自适应PID控制策略对参数进行在线调整建立联合仿真模型。通过对比Simulink,AMEsim和AMEsim/Simulik联合仿真三种仿真方法,结合现场采集数据,得出采用联合仿真时结果误差最小。其仿真结果更贴近实际情况,能够为理论研究提供最真实的数据资料。

液压滚切剪机位置压力主从控制的研究

以液压伺服系统的位置、压力主从控制为研究对象,以位置控制为主,压力闭环为辅助控制,在液压缸与外负载开始接触作用时,系统将压力信号实时地进行转化,然后与位置闭环的反馈信号同时作用于系统。首先建立液压伺服系统位置、压力主从控制的数学模型,并用AMESim仿真软件,从理论上证明这种方法是可行并且可靠的。最后,将此理论应用于液压滚切剪中,从实验结果可以看出,所提出的位置压力主从控制方法可以有效提高液压滚切剪液压伺服系统的液压缸位置精度以及稳定性。