水利工程启闭设备试验平台液压加载系统的研究

针对水利工程启闭设备安装使用前无法通过模拟设计工况下的试运行来判断设备安全性的问题,本文提出了一种用于对启闭设备试运行过程中负载力模拟的液压加载系统。该系统采用比例溢流阀对加载力进行调节,能够满足不同启闭设备类型、不同启闭工况的负载力模拟需求。经过现场试验,确定出了不同启闭设备在不同工况下比例溢流阀调节加载力的准确度,对今后启闭设备试验的开展具有一定的指导意义。通过模拟试验可以及时发现启闭机存在的问题,从而提前有针对性的采取相应措施,使启闭机安全健康运行。

拖拉机三点悬挂电液加载系统研究与试验

三点悬挂系统是拖拉机关键工作系统之一。由于田间作业工况的复杂多变,拖拉机三点悬挂液压系统承受较大的随机载荷,容易发生零部件破坏与液压故障等问题,直接影响拖拉机安全及作业效率。基于以上问题,研发了拖拉机三点悬挂电液加载系统,并基于NI Compact-RIO开发了拖拉机加载平台测控仪与上位机测控软件,实现了信号采集与加载控制。利用ARMAX模型进行系统辨识,得到电液系统模型,并与MatLab传递函数辨识箱比较,平均绝对误差降低33.90%,均方误差降低87.36%,均方根误差降低64.45%;基于PID控制方法,上位机以20Hz加载频率将阶梯信号、正弦信号、田间三点悬挂牵引力载荷应用于加载系统进行复现,效果完全可以满足试验台的控制加载要求。试验结果表明:基于ARMAX模型的系统辨识及基于PID的控制方法结合三点悬挂电液加载系统,可将田间三点悬挂牵引力载荷加载复现,为基于田间动态载荷加载的拖拉机三点悬挂零部件与系统可靠性试验提供了平台和方法支撑。

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%。

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。

飞机舵机电动加载系统的非线性干扰抑制方法

飞机舵机电动加载系统是一个复杂的非线性机电控制系统,在运行过程中会产生多余力矩、摩擦、机械间隙等非线性干扰;针对以上问题,介绍了系统的硬件结构和工作原理,建立了系统的数学模型;在此基础上分析了非线性干扰的产生机理和工作特性,并根据加载系统领域非线性干扰抑制方法的研究,从结构与控制的两个方面进行归纳分类,进行性能对比以及适用性分析;针对多余力矩抑制的问题,提出了模型预测控制方案对其进行补偿,实验结果表明可以较准确地跟踪指令力矩,误差率小于1.93%,多余力矩的消除率达到95.86%;证明了所提出的方案的有效性,能够改善多余力矩的抑制能力,提高系统跟踪精度。

分数阶PID控制在电动变载荷加载系统中的应用

针对电动变载荷加载系统中存在的强耦合、加载过程中的多余力干扰、电机内部的高度非线性化和时变性等问题,为提高电动变载荷加载系统的动态性能和控制效果,将分数阶PID控制器应用于电动变载荷加载系统中,该控制器较常规PID多了2个可调参数,能更灵活地控制受控对象,采用Oustaloup近似化方法对分数阶算子近似化处理,用改进惯性权重ω的粒子群优化算法对分数阶PID控制器参数进行整定优化。选取不同加载压力的输出波形对电动变载荷加载系统模拟仿真并在电动变载荷摩擦磨损试验平台上进行加载试验,通过实验数据求出加载过程中的摩擦力、摩擦系数和加载压力的跟踪曲线与误差曲线图,然后和常规PID对比。试验结果表明,分数阶PID控制器抗干扰性强、跟踪精确度高,有更好的控制效果。

基于STM32的电动6-DOF加载系统设计

目前多自由度位移、力加载系统鲜有研究。基于STM32研制了电动6-DOF加载系统,采用Stewart平台构型,能够实现高精度的位移、力加载,其中力加载一直是Stewart平台构型加载系统的难点问题。首先介绍了加载系统的体系结构,然后建立了加载系统的数学模型,采用欧拉角方法描述加载系统的位姿,求解出了6-DOF加载系统的逆运动学数学模型。针对加载系统实现力控功能的难点问题,提出了基于位移环的闭环力控的解决方案。最后设计了实验,验证了加载系统的加载功能。实验结果显示,YZ轴的位移阶跃加载误差小于0.25%,X轴的位移三角波加载误差小于0.49%,Z轴的力阶跃加载偏差控制在±0.5 N以内,Z轴的力正弦加载误差小于2.3%,结果表明加载系统实现了高精度多自由度位移、力加载。

采用自动化加载系统进行地基基础加固技术

既有建筑物由于使用功能的改变,原来的结构类型发生变化,新增基础的沉降与原有基础会产生较大沉降差,导致既有建筑物出现裂缝、倾斜和结构损坏等一系列安全问题。以某记忆馆5层砖混结构建筑物为例,重点介绍了采用自动化加载系统实现新增锚杆桩基础与既有建筑物原基础沉降保持一致的装置及方法,确保地基基础在加固过程中及加固后的新增基础与原基础沉降保持一致,解决了既有建筑物改造加固时新增基础与原基础不均匀沉降的技术难题,以供同类工程参考。

基于机舱负载特性的力控伺服加载系统仿真分析

民用运输机具有集装化运输能力的同时有着高效率、高机动性等优势,得到了远程运输领域相关研究人员的重视。其承载能力、重心平衡与飞行安全均受到机舱负载特性的影响,因此需要使用加载系统对机舱进行加载实验,为确定运输机负载性能、故障排除和后续构型改进提供指导建议。针对机舱载荷模拟加载控制,设计了一种力控伺服加载系统的机械结构与加载方式,并基于系统控制模型,分别对单套伺服缸与由多套伺服缸组成的加载系统进行了不同响应信号与工况下的负载特性仿真分析,表明该系统有着较快的跟踪速度和较高的跟踪精度,仿真结果可作为后续力控伺服加载系统设计及深入研究的依据。

伺服加载系统非线性建模及间隙补偿控制研究

分析机械间隙误差对于伺服加载系统加载液压缸位移、负载压力和流量的影响,提出了伺服加载系统机械间隙误差的补偿控制方法,建立了机械间隙误差影响下的伺服加载系统非线性模型。通过Simulink系统仿真和系统实验,对伺服加载系统非线性模型和机械间隙补偿方法的精确性进行验证。实验结果显示:低航速小负载工况时的输出负载力精度误差由18%降低至10%,高航速大负载工况时的输出负载力精度误差由21%降低至8%,被测产品伺服机构在全行程内的输出负载力滞后误差基本消除。

气液联动系统及其加载系统建模与机理分析

为驱动大负载实现往复运动,多采用高功重比的液压驱动系统来实现,针对采用压力油箱供油的液压驱动系统即气液联动系统进行机理分析,并对其中各元部件进行数学建模,形成整个气液联动系统仿真模型,并探究关键元件压力油箱的工作机理及其工作特性。通过搭建加载系统进行加载分析,并搭建加载系统数学及仿真模型,通过气液联动系统与加载系统联合仿真模型进行仿真分析。考虑了温度对液压油的影响,实现了对压力油箱的精准建模,通过仿真与实验平台的对比,验证气液联动系统及其加载系统仿真模型的准确性,可为液压驱动系统实际设计与特性分析提供理论基础。

大尺度板架轴向压载荷实验加载系统仿真研究

为寻求轴向均布压载荷单独作用与表面载荷联合作用下大尺度板架轴向压载荷实验的最佳加载系统,以及研究加载系统与板架结构的相互作用关系,模拟搭接与焊接的2种板架与工装连接形式、单/双2种作动器数量和6种作动器基座尺寸,建立计算模型,并与理想轴向均布压载荷模型在结构响应、失效模式以及板架与工装的相互作用方面进行比较分析,揭示了大尺度板架模型结构响应随作动器基座尺寸的变化规律,发现针对所研究的板架结构,采用双动器400mm×400mm基座尺寸的搭接连接形式与理想状态的结构响应最为接近,各工况下失效模式一致,应力响应差异在–4.11%~–2.69%之间,x轴位移响应差异在1.32%~1.64%,z轴位移响应差异在2.49%~25.18%,极限承载力差异在–2.17%~0.69%。

新工科背景下应力加载系统功能提升思路的探讨

大型仪器设备的功能提升对于教育部重点实验室平台的有效运行至关重要。新工科建设背景下,厘清应力加载系统功能开发及提升的建设思路,具有重要意义。文章结合目前应力加载系统使用功能与应用的现状与问题,从细胞居中培养、细胞动静态培养、细胞共培养等三个方面探讨应力加载系统的升级增配、扩展与完善的途径,致力于提升应力加载系统的科研教学服务以及社会服务价值,为大型仪器设备的功能提升方面提供借鉴和参考,为新工科卓越人才培养提供重要保障。

多点力协调加载系统校准装置设计优化

本文旨在为多点力协调加载系统的现场校准研究设计一套协调加载校准装置,该装置应满足一定变形要求及承载能力。选用有限元及理论计算相结合的方法,考虑工程实施便利及经费因素,确定校准模型的选材、结构形式,模拟悬臂双梁式机翼结构模式。首先,采用优化算法对单根工字梁的尺寸进行优化计算,基于优化结果确定了整个结构的尺寸,并采用有限元手段对校准装置进行了强度校核。校核结果满足工程需求,对后续类似校准装置的设计提供了设计思路。

钻/扭加载系统研究及优化设计

为了对钻孔作业设备寿命进行检验,设计了钻/扭加载试验系统,并对系统进行了液压分析以及结构优化。首先,根据作业设备的使用工况,针对最为重要的推力和扭矩进行了试验台模型和液压原理的设计。然后,采用随机信号控制电磁比例溢流阀来模拟使用过程中突变的推力和扭矩,对液压系统进行了性能分析以及热力学分析,验证了系统的可靠性,并通过增加风扇来保证系统的散热性能。最后,对系统试验台架进行了静力分析和疲劳分析,得出试验台架的应力最大处和变形最大处,根据分析结果,对试验台架进行了合理的优化。分析结果表明,系统能够很好的模拟钻孔作业设备工作时的工况,改进后的液压系统及试验台架均能符合设计需求。

公路预制梁静载试验加载系统制作研究

为满足公路混凝土预制梁现场鉴定性静载试验对于大荷载加载系统的需求,本文以广东省某25m预制梁破坏性试验为背景,研究制作了一套以地锚提供反力的加载系统,详细介绍了加载系统的组成、连接以及材料和尺寸参数,并对加载系统的安全性进行了验算。结果表明:本文研究制作的加载系统,能够满足25m预制梁破坏性试验的需求,可供同类项目借鉴。

新型航空发动机液压加载系统设计

文章提出一种兼顾真实负载和模拟负载提取发动机输出功率的液压加载系统设计方法,能够实时远程监控液压源的输出流量或输出压力,对提取功率的大小进行闭环控制。经功率校准后,液压加载系统的性能能够满足发动机试车大纲规定的试验要求。采用模块化设计,应用于航空发动机试车台、传动系统试验器等科研试验设施。

基于学习控制的电液伺服加载系统

根据电液加载系统存在的非线性、时变性以及响应滞后等特性 ,通过建立系统的数学模型 ,应用智能控制理论中的学习控制算法 ,以达到提高加载控制系统加载力准确度、响应速度 .结果表明 ,该算法能改善系统动态特性 ,使系统有更高的控制精度。

大型下沉式盾构模拟试验平台液压加载系统的研制

以大型下沉式盾构机综合模拟试验为背景,对其组合式液压加载系统进行设计、计算、研制。采用研制出的组合式液压加载系统,能够以各种不同的加载方式,对不同土体,进行不同埋深下的加载试验,模拟施工中盾构机可能遇到的各种工况,可在盾构研发、功能测试及施工试验中推广应用。

盾构掘进试验平台组合式液压加载系统及监控系统研制

该文以设计盾构机综合模拟试验为背景,为完成对模拟试验台内土体加载,设计了组合式液压加载系统及其监控系统并对其测试。测试证明:组合式液压加载系统为试验土体进行加载,实现模拟不同埋深下的试验。进行分区控制和检测,减少复杂程度降低成本。采用软件进行检测,系统状态和数据实时显示,提高系统操作性和安全性。