基于自抗扰控制方法的双叶片式摆动缸转矩控制

双叶片式伺服摆动缸是液压执行元件的一种,能将液压能转化成旋转的机械能。当其作为液压腿足式机器人的关节驱动元件时,具有结构紧凑、重量轻、直接输出关节转矩等优势。由于液压系统的非线性特性以及足式机器人自身易受冲击、对系统产生干扰等因素,传统的PID控制方法难以满足关节转矩的控制需求。利用自抗扰控制(ADRC)方法实现叶片摆动缸的转矩控制,利用扩张观测器来观测和补偿系统外部负载力的不确定性,有效地抑制了外部扰动对系统的影响。建立了伺服阀控制叶片式摆动缸的数学模型并设计了线性自抗扰控制器,在恒负载、变负载等多种工况下采用ADRC进行力矩闭环控制,并与PID控制方法进行比较。仿真表明,ADRC控制器可以有效抑制外部扰动,与PID控制器相比,在受到干扰后的平均误差缩小了30%以上。

基于协同进化多目标遗传算法的复式液压摆动缸结构设计

针对舰船操舵过程中舵叶与水动力之间存在强力位耦合的问题,本文设计出一种新型复式液压摆动缸转舵机构,该机构由内外两层转子组成,内层转子控制舵叶转角,外层转子进行力矩解耦。为减小复式液压摆动缸的质量和体积,本文提出一种基于协同进化的多目标遗传算法,算法包含两类种群,一类用于进化决策解,并评价罚因子,另一类用于调整罚因子,并指导第一类种群进化,两类种群通过信息交换,来指导自身的搜索,从而使整个系统协同进化,以此求解复式液压摆动缸各几何参数的数值,直至获得满意解。最后,将该算法得到的参数数据,在三维软件中完成建模,并利用有限元软件进行应力应变分析。结果表明,相较于传统遗传算法,协同进化多目标遗传算法得到的复式液压摆动缸的质量减少了约25.5%,其得到的几何参数数据更为合理。

转叶舵机用复式摆动缸操舵原理

转叶舵机具有结构紧凑、机械效率高、安装简便等优点,在舰船上得到广泛应用。现有转叶舵机为单层液压摆动缸,舵叶转动区间受摆动缸结构限制具有饱和非线性。此外,舵叶受水动力干扰引起的冲舵、滞舵和跑舵现象,严重影响船舶航向控制和舵减摇效果。针对上述问题,以直驱式电液伺服转叶舵机为对象,在建立数学模型,分析水动力对舵角干扰的基础上,提出一种复式结构摆动缸操舵新原理。复式摆动缸采用双层结构,内层为舵驱动缸,外层为力矩解耦缸。内外层转子同向转动,可增大舵叶的工作区间,同时,外层力矩解耦缸转子输出助推力矩作用于舵驱动缸转子,可抵消水动力在驱动缸转子上产生的负载力矩,提高舵叶转动精度,解决舵机运动中的力位耦合问题;内外层转子反向转动,可使舵机及时制动、换向,提高舵机操纵性能。复式摆动缸用于转叶舵机,舵机系统具有较大的稳定裕量,幅值裕度为45.3 dB,相角裕度为99.2°,满足伺服系统设计指标。仿真分析表明:在有外负载干扰下,相较于单层摆动缸加控制策略的操舵方式,复式摆动缸操舵响应速度更快,无超调,达到稳态的速度提升约36%,且稳态误差维持在±0.05°范围内。在跟踪斜率为0.01°/s的斜坡信号时,转舵精度可保持在±0.03°位置误差带内,具有较高的位置控制精度。

摆动缸六杆夹紧机构的增力比通用方程

建立求解摆动缸六杆夹紧机构增力比的通用方程。只要在此方程中代入机构中有关杆件的尺寸或位置参数，就可以求出该机构的增力比。通用方程的建立，为计算和优化夹紧机构提供了一个数学模型。

液压摆动缸输出角度验证方法

目前试验室内液压摆动缸为ARP25/180型液压摆动缸,其使用量程为±90°,某工程操纵系统操作试验驾驶盘需要旋转0°~110°,为了满足后续试验需要,特设计本试验,以验证该型液压摆动缸可以实现0°~110°旋转。

液压摆动缸扭矩控制模式验证方法

目前,试验室普遍采用的液压摆动缸为ARP25/180型液压摆动缸。某工程操纵系统操作试验驾驶盘需要扭矩传感器的加载控制,为满足后续试验需用,特设计本试验以验证液压摆动缸和扭矩传感器的闭环控制方式是否正确,为后续试验提供借鉴。

基于遗传算法的液压自伺服摆动缸结构优化与动态特性分析

根据液压系统固有频率公式对液压自伺服摆动缸进行动态特性分析,通过分析影响其动态特性的四个参数得出,在一定条件下,欲提高液压自伺服摆动缸的动态特性,必须对其进行结构优化以便获得尽可能大的工作腔每弧度排量。在此基础上,提出了一种利用遗传算法对液压自伺服摆动缸结构进行优化的方法。为提高液压自伺服摆动缸的动态特性,建立了其三大状态方程及Simulink模型,分析了液压自伺服摆动缸系统固有频率式中4个参数对其动态特性的影响,并利用遗传算法获得了其结构参数最优解,将最优解与初始值分别代入Simulink模型进行仿真,仿真结果表明:利用液压自伺服摆动缸系统固有频率公式来研究其动态响应特性是正确可行的,该系统固有频率公式也可以应用于其他液压系统动态响应特性分析;利用遗传算法对液压自伺服摆动缸进行结构参数优化,与优化之前相比,优化之后系统整体的动态响应速度有了明显的提升。

叶片式摆动缸组合密封性能分析与研究

针对深海液压机械手关节驱动需求,设计了一种叶片式摆动缸。依据其内泄漏产生位置设计对应的组合密封结构,建立针对该摆动缸内泄漏的理论计算模型。实验测试了不同压力下内泄漏量和输出扭矩随O形圈截面尺寸和预压缩量的变化关系,验证了所提密封形式和理论计算模型的合理性,为叶片式摆动缸密封结构设计提供了理论依据。

水压蛇形灭火机器人中水压自伺服摆动缸运动特性的研究

针对蛇形灭火机器人中,直流电机输出力矩小,液压驱动系统易燃等缺点,设计出一种水压自伺服摆动缸作为蛇形灭火机器人的驱动装置,以解决蛇形灭火机器人驱动力不足和阻燃性不好等问题。通过建立水压自伺服摆动缸的数学模型,得到了系统的传递函数。通过MATLAB的Simulink仿真模块对该模型进行了动态特性仿真分析。仿真结果表明,水压自伺服摆动缸动态响应快、跟随性准确而稳定,而且抗干扰能力强,总体性能较好。

摆动缸式油气悬挂系统动态特性参数敏感性分析

为研究摆动缸式油气悬挂自身参数变化对履带车辆中“负重轮-悬挂-簧载质量”系统的影响,在典型工况下,对该系统的动态响应特征展开参数敏感性分析.结合油气悬挂的结构特征建立机械-液压耦合的动力学模型,并应用试验台架测试结果评价该模型的有效性.选取摆动缸式油气悬挂的关键参数,分析其刚度与阻尼特性随关键参数的变化趋势,并在脉冲激励工况下分析上述参数变化对油气悬挂系统动态响应行为的影响.结果表明:油气悬挂刚度在悬挂变形量不大时受蓄能器内气体初始体积的影响较大,在悬挂压缩变形较大时受油气悬挂定位角的影响较大;簧载质量垂向加速度与负重轮动载荷在低频时受蓄能器初始气体体积影响最大,在高频时受阻尼阀孔截面积影响最大;悬挂动行程受关键参数的影响趋势与之相反.

船舰转叶舵机用复式液压摆动缸结构解耦研究

针对转叶舵机操舵过程中所受水动力负载复杂且与转舵角度、角速度构成强力位耦合关系,严重影响舵机系统控制性能的问题,在分析舵叶表面流体力的基础上,提出一种新型复式液压摆动缸结构解耦的方案。该复式摆动缸为双层结构,舵驱动缸嵌套在力矩解耦缸内部,驱动缸转子与舵杆固连,驱动缸壳体兼做力矩解耦缸转子。通过驱动驱动缸转子进行舵机角度控制,解耦缸转子转动,施加主动力矩作用在驱动缸转子上,抵消水动力在舵杆上产生的负载力矩,消除水动力对舵角控制的影响。仿真结果表明:该复式摆动缸能有效解决流体力干扰,对舵角控制品质的提升有质的帮助。

气液动摆动缸式四杆机构的设计

本文研究了气液动摆动缸式四杆机构之传动缸固定铰链点轨迹的特征,给出了按传动缸尺度和其双向最大工作压力相等的条件进行设计的理论和方法。

摆动缸式举升机构的优化设计

本文讨论了对中式摆动缸机构的优化问题,得到了一组有别于以往文献的关系式,将它们应用于举升机构的设计,达到了优化的目的。

气液动摆动缸式四杆机构的设计(续)

本文研究了气液动摆动缸式四杆机械国缸固定铰链点轨迹的特征,给出了按传动缸尺度和其双向最大工作压力相等的条件进行设计的理论和方法。

螺旋摆动缸在水下液压机械手中的运用

多功能水下机械手具有腕部旋转结构以满足多种工况要求,但是腕部结构的输出转矩偏低。本文介绍了螺旋摆动液压缸作为执行元件在水下机械手腕部结构中的输出特点。

摆动油缸驱动式托盘交换机构设计

以卧式加工中心为母机,设计630 mm托盘交换机构。详细阐述了托盘交换机构的结构,包括安装底座、支撑腔体、上底座、齿轮中心轴、交换臂、液压缸体、液压活塞、花键轴等。摆动油缸驱动式托盘交换机构以液压为驱动力,实现交换机构升降旋转。采用活塞结构与轴承、摆动油缸相结合的结构方式,完成升降与旋转,升降过程由活塞结构完成,旋转过程由摆动油缸完成,具有安装简单、高稳定性、高效率等优点。

叶片式摆动液压油缸的叶片结构优化

叶片式液压摆动油缸具有结构紧凑、机械效率高、转矩输出平稳、操控性好、便于隔离外部灰尘等优点,叶片的结构参数对定子乃至整个摆动油缸的体积、重量有极大的影响。综合分析了叶片结构优化的约束条件,考虑到作用在叶片上的液压力产生的转矩应大于所需转矩,将摆动油缸的定子视为单层内压圆筒形压力容器,在满足转子和定子强度条件的前提下,以定子和摆动油缸质量最轻为优化目标,建立了矩形叶片的结构优化模型,结合实例进行了叶片结构优化。本优化模型有助于进行叶片式摆动液压油缸的结构设计与优化。

叶片式摆动液压油缸盖板静态密封设计

为降低制造与维护成本,选用标准规格的O型圈作为叶片式液压摆动油缸盖板静态密封,并对密封圈沟槽结构与尺寸进行优化,以保证静态密封能防止外部和内部泄漏。通过解析计算,初步确定密封沟槽尺寸;建立盖板静态密封的有限元模型,进行三重非线性有限元分析,模拟盖板安装到定子上的过程中O型圈的变形及应力分布。盖板静态密封的有限元优化设计基本达到预期目标。

基于ABAQUS的螺旋摆动油缸两级螺旋副螺纹参数优化

为研究螺旋副螺纹参数对螺旋摆动油缸性能的影响规律,获得最优螺纹参数,在现有螺旋摆动油缸结构的基础上,建立了内螺旋环、活塞和输出轴构成的两级螺旋副系统三维模型,然后应用有限元软件ABAQUS合理划分网格并根据实际使用工况进行加载,分析了牙型角与螺距参数对螺旋摆动油缸效率、输出扭矩等性能参数的影响规律,并得到了螺旋摆动油缸综合性能较佳的螺纹参数,分析结果对螺旋摆动油缸性能优化具有一定工程指导意义。

大摆角螺旋摆动油缸的设计

介绍了几种大摆角螺旋摆动油缸的结构，叙述了主要的设计步骤和参数的确定。