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.

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。

Investigation into the Independent Metering Control Performance of a Twin Spools Valve with Switching Technology-controlled Pilot Stage

In hydraulic area,independent metering control(IMC)technology is an effective approach to improve system efficiency and control flexibility.In addition,digital hydraulic technology(DHT)has been verified as a reasonable method to optimize system dynamic performance.Integrating these two technologies into one component can combine their advantages together.However,few works focused on it.In this paper,a twin spools valve with switching technologycontrolled pilot stage(TSVSP)is presented,which applied DHT into its pilot stage while appending IMC into its main stage.Based on this prototype valve,a series of numerical and experiment analysis of its IMC performance with both simulated load and excavator boom cylinder are carried out.Results showed fast and robust performance of pressure and flow compound control with acceptable fluctuation phenomenon caused by switching technology.Rising time of flow response in excavator cylinder can be controlled within 200 ms,meanwhile,the recovery time of rod chamber pressure under suddenly changed condition is optimized within 250 ms.IMC system based on TSVSP can improve both dynamic performance and robust characteristics of the target actuator so it is practical in valve-cylinder system and can be applied in mobile machineries.

Digital switched hydraulics

This paper reviews recent developments in digital switched hydraulics particularly the switched inertance hydraulic systems （SIHSs）. The performance of SIHSs is presented in brief with a discussion of several possible configurations and control strategies. The soft switching technology and high-speed switching valve design techniques are discussed. Challenges and recommendations are given based on the current research achievements.

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。

管道封堵机器人控制特性响应分析与实验研究

为了提高管道封堵机器人在管道维抢修的效率与精度,设计了一种管道封堵机器人封堵液压控制系统,通过仿真分析,评估了该控制系统的响应特性.搭建了封堵液压控制实验装置,研究了封堵过程中橡胶筒轴向位移的变化,以及不同输出流量对封堵速度的影响.结果表明,所设计的液压控制系统能够确保机器人各个执行机构协调运作,避免相互干涉,液压缸的位移、流量及速度与理论设计值相符.当橡胶筒变形轴向位移达到61.55 mm时,控制系统能够实现10 MPa的油气压力封堵.液压系统流量对封堵速度影响显著,流量越大,封堵速度越快.

基于Delta-Debugging的列车运行控制系统故障定位方法研究

当采用组合测试方法对列车运行控制系统定位故障时,为了使系统不受输入参数之间约束关系的影响,准确地定位出致使系统故障的参数组合,以智能高速铁路临时限速场景为例,提出一种采用自适应组合测试的列车运行控制系统故障定位方法。依据临时限速场景的特点,建立组合测试模型,设计自适应组合测试流程;根据组合测试结果,运用Delta-Debugging算法,生成附加测试用例;利用失败测试用例与通过测试用例间的差异生成故障关注模式,在附加测试用例和故障关注模式中使用约束处理策略,最终定位出最小故障模式;通过京张智能高速铁路列车运行控制系统仿真测试平台,验证所提方法的有效性。试验结果表明:当列车运行控制系统存在约束情况时,2-way和4-way覆盖表生成的附加测试用例数量最多可降低24%和27%;相较于传统故障定位方法,所提方法的综合评价指标达95%。该研究成果提高了高速铁路列车运行控制系统相关功能测试的效率及故障定位的准确性。

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。

基于赋权Apriori算法的新型列车运行控制系统故障定位方法

新型列车运行控制系统作为保障我国西部高原铁路运营安全的核心技术装备,具有通信网络复杂、故障模式多、参数输入域广、参数维度高等特点。针对西部高原铁路新型列车运行控制系统多输入参数组合测试问题,选取临时限速场景,提出一种赋权关联规则的故障定位方法。首先,分析新型列车运行控制系统结构及临时限速功能的实现过程,按照层次化理论建立临时限速场景参数输入表,生成测试用例;然后,根据测试用例执行结果,以欧氏距离模型分别计算输入参数组合之间和测试用例之间的相似度,并为各个输入参数组合分配故障致因权重;接着,在输入参数组合与执行结果之间挖掘带权重的定向关联规则,得到不同维度下达到关联规则阈值的故障诱因可疑度,可疑度最高的n-way组合即为故障定位结果;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,验证所提方法的有效性。实验结果表明:临时限速场景下,故障组合与非故障组合之间的可疑度差值大于0.2,非故障组合之间的可疑度差值小于0.06,故障组合与非故障组合之间的可疑度差异明显;所提方法与FIC-BS、IterAIFL和Delta-debugging方法相比较,查全率、查准率和综合性评价指标的均值分别达到85%、70%和83%,均高于对比的方法,具有更好的故障定位效果。该方法可为新型列车运行控制系统功能测试提供一定的参考。

膏体充填支架液压控制系统特性分析

为了提高支架支护性能与灵活性,确保其升降与移架过程的稳定性与可靠性,对液压系统立柱控制回路进行动态特性研究并对整体稳定性进行联合仿真。研究结果表明:立柱承载压力不超过1 000 kN时,外缸、中缸无杆腔压力最大分别为42.2、69 MPa,立柱的稳定性较好;当承载压力为1 100 kN时,外缸、中缸无杆腔压力最大分别为52.5、83.8 MPa,最大流量达到400 L/min左右,能及时泄压;基于ADAMS与AMESim的机液联合仿真,降柱、升柱时间分别为11.02、24.98 s,最大倾斜角度约为1.3°;通过对液压系统现场观测得出液压支架具有很好的支撑作用和稳定性,有效解决了以往充填开采时充填支架支护存在的问题,实现“采煤-充填”两班一循环的高效开采生产模式。

一种带自反馈的搬运车液压控制装置设计

针对普通液压搬运车人工操作时受力无法控制且不能适应任意高度的问题,该文在传统液压搬运车的基础上进行了改造,设计加装了一套以信息采集、传输、处理、分析和反馈为闭环的自动控制装置。通过传感器收集载荷和位置等数据信息,再利用PID数字处理算法对信息加以分析,确认相关参数,从而实现了搬运车在自动控制下的平稳运行。同时,还根据载荷和高度位置的不同进行自适应调节反馈,使其在最短的时间内稳定地达到设计效果。实验测试分析结果表明,加装所提自动控制装置的搬运车相比于传统的人工操作方法,节省时间约40%,且该设计能够适用于多种复杂的搬运场景,具有良好的工程普适性。

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。

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。

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%。

数字液压阀控系统中压力脉动试验

压力脉动主动抑制是提升数字液压阀控系统控制精度和可靠性的关键技术。然而,目前主动抑制方法在对压力脉动进行抑制时缺乏对其特性的深入理解,导致抑制效果不理想。因此,设计了压力脉动测试试验台,分析了系统中不同位置压力脉动的变化情况,探索了液压泵、高速开关阀对不同位置压力脉动的影响。结果表明:数字液压阀控系统中压力脉动的主要来自于高速开关阀持续开/关引起的水击现象,并且压力脉动的频率始终与阀的开/关频率保持一致。为设计前馈的压力脉动主动抑制系统提供了新思路,同时也为研发更高效的压力脉动衰减器提供了参考。