HYDRAULIC ACTIVE GUIDE ROLLER SYSTEM FOR HIGH-SPEED ELEVATOR BASED ON FUZZY CONTROLLER

Increase of elevator speed brings about amplified vibrations of high-speed elevator. In order to reduce the horizontal vibrations of high-speed elevator, a new type of hydraulic active guide roller system based on fuzzy logic controller is developed. First the working principle of the hydraulic guide system is introduced, then the dynamic model of the horizontal vibrations for elevator cage with active guide roller system and the mathematical model of the hydraulic system are given. A fuzzy logic controller for the hydraulic system is designed to control the hydraulic actuator. To improve the control performance, preview compensation for the controller is provided. Finally, simulation and experiments are executed to verify the hydraulic active guide roller system and the control strategy. Both the simulation and experimental results indicate that the hydraulic active guide roller system can reduce the horizontal vibrations of the elevator effectively and has better effects than the passive one, and the fuzzy logic controller with preview compensation can give superior control performance.

ROBUST CONTROL OF AN ELECTROHYDRAULIC PROPORTIONAL SPEED CONTROL SYSTEM WITH A SINGLEROD HYDRAULIC ACTUATOR

A robust control algorithm is proposed to focus on the non-linearity and parameters＇ uncertainties of an electro-hydraulic proportional speed control system （EHPSCS） with a single-rod hydraulic actuator. The robust controller proposed does not need to design stable compensator in advance, is simple in design and has large scope of uncertainty applications. The feedback gains of the robust controller proposed are small, so it is easily implemented in engineering applications. Experimental research on the speed control under the different conditions is carried out for an EHPSCS. Experimental results show that the robust controller proposed has better robustness subject to parametric uncertainties, and adaptability of parameters＇ variation of control system itself and plant parameter variation.

Simulation and experimental research of digital valve control servo system based on CMAC-PID control method

Digital valve control servo system is studied in this paper. In order to solve the system problems of poor control precision and slow response time,a CMAC-PID( cerebellar model articulation controller-PID) compound control method is proposed. This compound controller consists of two components: one is a traditional PID for the feedback control to guarantee stability of the system; the other is the CMAC control algorithm to form a feed-forward control for achieving high control precision and short response time of the controlled plant. Then the CMAC-PID compound control method is used in the digital valve control servo system to improve its control performance. Through simulation and experiment,the proposed CMAC-PID compound control method is superior to the traditional PID control for enhancing stability and robustness,and thus this compound control can be used as a new control strategy for the digital valve control servo system.

High Speed On/Off Valve Control Hydraulic Propeller

The work-class remotely-operated-underwater-vehicles（ROVs） are mainly driven by hydraulic propulsion system,and the effeciency of hydraulic propulsion system is an important performance index of ROVs.However,the efficiency of traditional hydraulic propulsion system controlled by throttle valves is too low.Therefore,in this paper,for small and medium ROVs,a novel propulsion system with higher efficiency based on high speed on/off valve control hydraulic propeller is proposed.To solve the conflict between large flow rate and high frequency response performance,a two-stage high speed on/off valve-motor unit with large flow rate and high response speed simultaneously is developed.Through theoretical analysis,an effective fluctuation control method and a novel pulse-width-pulse-frequency-modulation（PWPFM） are introduced to solve the conflict among inherently fluctuation,valve dynamic performance and system efficiency.A simulation model is established to evaluate the system performance.To prove the advantage of system in energy saving,and test the dynamic control performance of high speed on/off valve control propeller,a test setup is developed and a series of comparative experiments is completed.The smimulation and experiment results show that the two-stage high speed on/off valve has an excellent dynamic response performance,and can be used to realize high accuracy speed control.The experiment results prove that the new propulsion system has much more advantages than the traditional throttle speed regulation system in energy saving.The lowest efficiency is more than 40%.The application results on a ROV indicate that the high speed on/off valve control propeller system has good dynamic and steady-state control performances.Its transient time is only about 1 s-1.5 s,and steady-state error is less than 5%.Meanwhile,the speed fluctuation is small,and the smooth propeller speed control effect is obtained.On the premise of good propeller speed control performance,the proposed high speed on/off valve control propeller can improve the effeciency of ROV propulsion system significantly,and provides another attractive ROV propulsion system choice for engineers.

基于Digital UNIX平台的实时数字引导实现方法

根据导弹飞行试验任务中对测控设备进行数字引导的实际需求,介绍了数字引导在飞行试验任务中的作用和基于Digital UNIX平台实现对测控设备数字引导的原理,从确保数字引导实时性、引导数据可靠性、引导外推点确定及修正引导方法四个方面介绍实现数字引导的关键技术,为导弹飞行试验任务中确保测量设备及时捕获和跟踪目标,成功地实现数字引导提供了实用的实现方法。

俯仰式播种单体仿形性能检测试验台设计与试验

为解决播种单体仿形机构性能难以检测的问题,设计了俯仰式播种单体仿形性能检测试验台。阐述了试验台组成结构与工作原理,对其高速传动系统、液压升降系统、监控系统以及关键部件参数进行设计。应用ANSYS软件对台架整体和关键部件进行静力学分析和模态分析,验证结构设计的合理性。为检验俯仰式播种单体仿形性能检测试验台的实际检测效果,以德邦大为1205型牵引式免耕精量播种机播种单体为研究对象,先以液压杆伸出量与传送带速度为试验因素,以监控系统误差为评价指标进行试验。试验得出,在液压杆伸出量为0~200 mm范围内,监控系统角度传感器最大误差为0.69 mm;在传送带速度8~19 km/范围内,光电编码器最大误差为0.18 km/h。确认监控系统准确性后,再以单体速度为试验因素,采集速度8、10、12 km/h下地块的起伏数据为目标曲线,以地形起伏模拟曲线的绝对误差平均值为指标进行单因素试验,试验得出,所设计的试验台可有效模拟田间地面的起伏频率与起伏量,绝对误差平均值为1.86 mm,满足播种单体仿形性能检测需求。

正负脉冲电压驱动的电磁螺纹插装阀动态特性分析

提出了一种基于PWM技术的正负脉冲电压控制策略,用于提高锥阀式电磁螺纹插装阀启闭动态响应速度,使其满足数字液压技术的要求。在分析电磁螺纹插装阀结构和工作原理基础上,建立了电磁螺纹插装阀的数学模型,并在AMESim软件中搭建电磁螺纹插装阀及其测试系统的多物理场耦合建模,研究不同正负脉冲电压持续时间条件下电磁螺纹插装阀线圈电流、阀芯位移、电磁力的变化规律,确定了电磁螺纹插装阀响应速度最快时正负脉冲电压控制策略的最优控制参数。利用半实物仿真系统搭建SCV硬件在环测试实验台,对所提正负脉冲控制策略进行验证。实验表明,与常规电压控制策略相比,当正负脉冲电压控制策略中正负脉冲电压持续时间都为10 ms时,电磁螺纹插装阀的开启时间由30 ms缩短到13.5 ms,其关闭时间由139 ms缩短到14 ms。研究结果为电磁螺纹插装阀的高响应化和数字液压技术的发展提供参考。

基于动态理论模型的电液伺服加载前馈补偿复合控制系统

针对一般电液伺服系统存在的非预期负载扰动和非线性干扰等问题,为了提高系统的自适应能力和动态响应的品质,减小系统跟踪和输出响应的误差,提出了一种基于动态理论模型的电液伺服加载前馈补偿复合控制方法。首先,阐释了电液伺服试验台的结构组成及其数学模型,分析了系统力矩控制和位置控制的结构关系;然后,论证了自适应前馈补偿复合控制的伺服原理,阐述了以调速理论模型和实际模型的误差函数作为调速依据的前馈补偿和复合控制的原理和方法;最后,进行了系统仿真,同时为了验证基于动态理论模型的自适应前馈补偿复合控制策略的合理性和有效性,对伺服系统进行了加载试验。研究结果表明:采用该复合控制策略可以精确算出对伺服马达进行转速补偿的基准值和调整参数,系统动态响应速度比采用传统闭环控制算法提高了8%以上;系统控制器自适应能力和抗扰动性能也明显优于采用传统PI闭环控制及模糊PI闭环控制算法的系统;通过对比分析0.2 Hz和0.5 Hz的正弦响应曲线可知,该系统的位置跟踪曲线性能最优,控制精度最高,实际输出值的误差也最小。

MBSE在航空飞行控制系统的应用研究

现代飞机系统的复杂性不断增长,传统的开发方法在管理和维护方面变得越来越具有挑战性。首先,对航空飞控系统研发过程在当前系统工程实践方面进行了评估,阐述了传统开发方式的不足和基于模型的系统工程(MBSE)的核心原则和优点,以及在实现中常用的工具和方法;然后,展示了MBSE如何在飞行控制系统研发时使用模型来支持复杂系统的规范、设计、分析、验证和确认的过程;最后,结合先进的MBSE工具和方法的发展,MBSE结合敏捷的开发前景,以及提高MBSE实践的互操作性和标准化的需求对未来的研究方向进行了展望。本文研究为利用MBSE方法论和工具来改进飞行控制系统的设计、开发和性能感兴趣的航空工业专业人员、系统工程师提供资源和解决思路。

水下控制系统测试台设计及试验研究

针对水下控制模块测试需求,文中设计了一种多功能水下控制模块测试台。水下控制模块(SCM)作为水下生产系统的核心部分,其安装成本高、难度大,且不便于在水下维护,因此,在其入水前必须对其进行严格的功能测试,确保在水下工作的可靠性。首先,对关于水下控制模块测试的相关技术和标准进行研究,得出水下控制模块在测试台上进行的测试主要包括内部静水压力测试、液压内部泄漏测试和液压系统功能测试;然后,基于被测水下控制模块的性能指标对测试台的机械结构和液压系统进行了设计,并对上述测试内容的测试方法进行了研究;最后,通过试验对测试台的测试功能进行验证。文中研究为我国设计和研制国产水下生产系统测试设备提供了宝贵经验。

基于数字孪生的安全稳定控制系统试验验证展望

随着新型电力系统建设的推进,安全稳定控制系统呈现出控制对象增多、控制范围增大、耦合性增强、复杂度增高的趋势,现有工程试验验证方法无法满足未来安全稳定控制系统试验验证需求。考虑到数字孪生技术具有高保真、实时性、交互性的特点,结合数字孪生技术的内涵、模型、架构,提出了基于数字孪生的安全稳定控制系统试验验证架构。最后,对所涉及的关键技术进行了展望。

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%。

连铸结晶器振动液压伺服系统建模与控制

为了提高结晶器液压振动系统的控制精度和稳定性,解决相位延迟和振幅减小等问题,采用机理建模方法建立了结晶器振动液压伺服系统数学模型,提出了带负载力补偿的自适应PI控制与速度前馈控制相结合的控制方法,并搭建了系统的非线性仿真模型.结果表明:所建数学模型正确,输入信号的位移跟踪误差控制在3%以内.结晶器振动的合理控制可有效提高铸坯表面质量,减少振痕的产生,同时还能改善保护渣消耗对铸坯润滑的影响.

基于禁忌搜索的列车运行控制系统测试用例生成方法研究

当采用故障注入方法对高速铁路列车运行控制系统功能进行组合测试时,系统容易受到输入参数之间约束关系的影响,产生无效测试用例。为了应对多个故障间的耦合作用,以临时限速场景为例,提出一种基于禁忌搜索算法的测试用例生成方法。首先,提取临时限速场景的设备故障特征作为故障注入输入参数,分析设备间的约束关系,建立约束满足模型;然后,依据信号设备的特点,改进禁忌搜索算法的初始解生成方式和邻域搜索过程,生成满足约束关系的测试用例;最后,依托京张智能高速铁路列车运行控制系统仿真测试平台,结合现场线路数据和实际设备信息,验证所提算法的有效性。实验结果表明:临时限速场景中加入约束后的测试用例个数比加入约束前在覆盖维度为2、3、4时分别减少了7.7%、7.0%、4.5%;所提算法生成的测试用例个数比IPOG、IPOG-F、mAETG、TS算法分别降低了32%、30.1%、24.5%、3.7%,且组合覆盖率比随机测试和自适应随机测试提高了9.5%和3.7%。该研究成果可为列车运行控制系统优化及安全性验证提供一定的参考。

基于数字孪生的航天发射塔摆杆机构故障诊断研究

针对因历史故障数据不足,缺少规范的故障数据收集机制和成熟的质量监测管理技术手段,大型复杂机电液系统性能状态难以准确评估的问题,以发射塔电缆摆杆作为典型机构,研究并提出了一种基于数字孪生技术的故障诊断方法。该方法以数字孪生系统“五维模型”理论为基础,构建了摆杆系统数字孪生架构体系;运用UG软件,通过几何运动学和动力学建模,建立了虚拟仿真模型,设计了基于ADAMS和Matlab联合仿真的数字孪生系统。该系统通过仿真信号与实测信号的对比,表明其对于物理实体的模拟仿真精度可达96%。最后,通过典型喘行故障试验,修改虚拟模型有关参数进行仿真,验证基于数字孪生体对摆杆机构故障诊断的有效性,以及利用其论证维修改进方案的可行性。

液黏调速系统传动机理建模与仿真分析

液黏传动作为一种新型的流体传动技术,其具有结构紧凑、重量轻、效率高、能实现无级调速等优势。然而由于其内部结构复杂、模型的结构和参数受温度影响较大,时变的参数导致模型的参数难于精确获取等因素,因此采用机理对其建模仿真十分困难。针对上述问题,以AMESim软件为平台,基于液黏调速机理建立了包括液压控制模型、轴向动力学模型、旋转动力学模型和负载模型在内的液黏调速系统综合模型,并建立了油膜刚度/阻尼与厚度、润滑油压和转速差的关联模型,进行了不同输入转速下的仿真与试验数据对比,结果表明液黏调速系统一体化多参数模型可以表现出实际工作中大迟滞、非线性的工作特性,在带排状态下输出转速等参数与实际效果接近,准确度达到92.39%,为液黏调速系统的结构优化、性能评估和精准控制提供验证平台。

基于轻量化BIM的高空台液压加载试验智能管控技术

为了使航空发动机高空模拟试车中的液压加载试验智能高效地运行,完善并优化其试验平台,提出一种基于轻量化建筑信息模型(BIM)的液压加载试验智能管控技术。建立了支持管控平台运行的高空台液压加载试验软硬件协同运行架构,提出了基于WebGL的数据在Web端3维模型上实时展示的技术,以提高试验操作人员对试验进行监测的直观性。所设计的智能管控平台同时集成了试验设置与试验操作、数据管理、试验过程分析、故障诊断分析等功能。结果表明:所提出的基于轻量化BIM的智能管控技术可使试验操作人员直观、便捷、高效地进行试验流程管控、数据综合管理、设备健康状况分析,提高了高空台液压加载系统试验的智能化、自动化水平。

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。

液电串联驱动挖掘机回转系统能耗特性研究

针对液电混驱回转装置制动能量高效回收与利用问题,提出基于电机转速控制模式与转矩控制模式的控制方式。首先,对液电混驱回转系统进行理论与原理分析;之后,在AMESim中对该系统进行了仿真分析,并为后续实验提供参考;最后,通过实验对比分析了转矩模式与转速模式差别。结果表明:转矩模式相对于转速模式运行过程更平稳,功率无波动;转速模式更有效利用蓄能器能量,相对于传统挖掘机节省48.4%,比转矩模式节省42%;转矩模式超调量比转速模式大8%,整体上转速模式优于转矩模式。

起重机数字液压回转系统设计与试验

为了提高起重机回转动作的微动性、平稳性、响应速度和定位精度,将数字液压技术应用于起重机回转系统中。基于数字液压技术,设计一种起重机数字液压回转系统,介绍了数字液压回转系统的结构和工作原理,建立了数字液压回转系统的数学模型,在某型号起重机上安装了数字液压回转系统并与原有液压回转系统进行对比试验。结果表明:与起重机原有液压回转系统相比,数字液压回转系统的最低稳定速度更低、更平稳,微动性更好;数字液压回转系统在高速启动时更平稳,最高稳定速度更高;数字液压回转系统的回转动作响应时间大幅缩减,系统响应更快速;数字液压回转系统具备精确的位置控制功能,重复定位精度较高。