重型液压机械臂的模型前馈补偿自抗扰控制

液压驱动的重型机械臂被广泛应用于工程机械和矿山机械,对其进行自动控制在行业内具有迫切的需求。然而,液压系统的强参数不确定性和难以建模的动态等因素的影响,给其自动控制带来了一定的挑战。文中以某锚杆钻车为例,研究了一类重型液压机械臂驱动液压缸的位置跟踪控制问题,提出了一种模型前馈补偿自抗扰控制器。为解决重载下变负荷、死区、参数不确定以及摩擦等非线性因素带来的控制难题,采取模型前馈与自抗扰反馈相结合的控制方法,将重型液压机械臂的机构动力学模型和比例阀控液压缸模型相结合,建立了系统的机理模型,然后基于系统的机理模型,构建了控制器的前馈补偿部分;设计了扩张状态观测器对系统的未建模因素进行实时观测,再加上基于状态误差的反馈调整构成了自抗扰控制器。最后在实际的重型液压机械臂上进行了实验研究,结果表明:基于模型前馈补偿的自抗扰控制器相比于PID控制器,具有更小的滞后和跟踪误差,整体跟踪精度比PID控制器提升了63.5%,说明所设计的控制器可以很好地克服液压系统的非线性因素的不利影响,比PID控制器具有更高的鲁棒性,因此所设计的控制方法更适用于此类重型液压机械臂的位置跟踪控制。

重型锻造液压机理论设计与实际变形对比研究分析

重型锻造液压机的精度是保证制件精度的一个重要指标,而设备机架的刚度指标是横梁设备整个精度保持性的一个标准。本文利用ANSYS有限元分析软件对重型锻造液压机的框架变形情况进行了分析,并与现场实际测量的变形值进行了对比研究。通过对比,得出数据差值,为后续同类型设备的刚度设计提供相应的设计依据。

重型液压机执行器自适应滑模容错控制

为了提高重型液压机在执行器故障情况下的容错控制能力和控制精度,设计了自适应滑模容错控制器。建立了5缸液压机的滑块动力学模型和液压缸压力动态方程。使用积分滑模控制设计了3个子系统虚拟控制律;使用伪逆法实现了控制分配;在执行器故障情况下,在积分滑模控制基础上,提出了自适应补偿策略,从而给出了执行器故障情况下可以实现的虚拟控制律;使用分散滑模控制将虚拟控制律转化为伺服阀控制律,并证明了自适应滑模容错控制器具有Lyapunov意义下的稳定性。经仿真验证,在单个执行器故障或多个执行器故障的情况下,自适应滑模容错控制器能够将调平误差控制在2×10^-4rad内,位移跟踪误差最大为0.0111 m,体现了执行器故障情况下极高的调平和跟踪精度,也体现了自适应滑模容错控制器具有很好的鲁棒性。

现代重型模锻液压机的关键技术

现代重型模锻液压机以极高的压制强度为特征。为了实现高强度压制、减小设备体积、减轻重量并且控制制造难度和成本,大吨位超高压预应力液压缸以及高强度、高可靠性、高疲劳寿命的预应力钢丝缠绕承载机架是重要的技术手段。超高压大间隙密封,可靠、无应力集中的液压缸结构,以及高承载能力的预应力设计是设计和制造大吨位超高压液压缸必须解决的关键技术问题。而预应力结构可以提高结构的抗疲劳性能,特别是预应力钢丝缠绕结构可充分发挥材料的强度潜力、减小结构体积和重量,降低加工制造难度和成本。

重型等温锻造液压机结构概述

钛合金、高温合金等难变形材料是我国重要的航空航天、军工用战略材料,文中以天锻公司生产的20000 t等温锻造液压机为例,提出了重型等温锻造液压机的新结构。为大吨位重型设备的设计提供参考依据。

重型模锻液压机承载结构的发展

介绍了国内外重型模锻液压机从19世纪80年代始到今天的结构发展历程,叙述了模锻液压机的承载结构从20世纪60年代前的非预应力结构,发展到70年代的粗螺栓预应力结构,再发展到80年代后的钢丝缠绕预应力结构等,各个时期的进步和性能特点。指出独立自主发展我国的重型模锻液压机,已成为保证国民经济持续发展和国家安全的重要条件之一。

现代重型模锻液压机的关键技术研究

现代重型模锻液压机的重要特点是在压制过程中具有相当的压制强度,为了提高现代重型模锻液压机的压制精度、压制效果以及设备的可靠性和安全性,我们必须对现代重型模锻液压机采取相应的措施。文章主要针对现代重型模锻液压机的关键技术进行了分析和研究。

重型液压设备承载结构连接形式

在回顾预应力钢丝缠绕液压机的发展和现状的基础上,抽象出液压机的基本力学模型,指出重型设备工程领域常用的三种连接结构形式,即冶金结合结构、键合结构和坎合结构。分别从连接形式、力学特征和应用特性等多方面对其进行了全面比较分析,阐明了各种结合结构的优缺点,同时也阐明了坎合结构在重型承载中的应用优势。通过例举我国多台自主建造的万吨级重型压机实施情况,说明坎合原理及其技术在重型压机中已经得到广泛应用,在重型装备等行业中具有巨大潜在市场。

基于ANSYS的120 MN重型轮毂锻造压机机身有限元分析

利用建模软件SolidWorks,设计模拟了120 MN重型轮毂锻造液压机的机身结构,并且利用有限元分析软件ANSYS分析了机身结构的受力模型,通过对比设计标准规范取值,对应力高的部分进行了结构优化,增强设备使用性能,为同类型重型轮毂锻造液压机的快速设计及通用化工作提供了基本参考和经验借鉴。

基于二级控制器的重型锻造液压机同步控制

为了提高重型锻造液压机同步控制精度,分别设计了由内环压力控制和外环位置控制级联的二级控制器。建立了多缸单动液压机压力动态模型和滑块位置动态模型;对于内环压力控制器,构造了李雅普诺夫函数,解算了油腔压力控制率;对于外环位置控制器,由于液压系统负载具有不确定性,设计了不确定负载的自适应控制系统,通过构建位置跟踪子系统的李雅普诺夫函数,解算出自适应控制率,同时估计出负载值,通过控制分配方法将自适应控制率转换为各油腔油压期望值。经仿真验证,设计的二级控制器对恒定的不确定负载可以实现无误差估计,在1 s内实现高精度调平,调平误差控制在1. 6×10^(-5)rad以内,1 s内实现对滑块位移的跟踪,且位移误差在1. 5×10^(-4)m以内。

超重型液压缸的科学技术价值和工程应用

讨论了安装在西安三角航空公司重型压机上的400 MN超重型工作主缸和安装在苏州昆仑重工液压机上的300MN、90MPa超高压工作主缸的设计原理、结构、密封、安装等关键技术和工程问题;通过分析重型压机的发展历程,详尽说明了重型液压缸是推动重型液压机发展的关键因素;详细分析了预应力钢丝缠绕剖分-坎合结构超重型液压缸的设计原理和相关技术问题。

50MN预应力钢丝缠绕液压缸关键技术参数的确定

采用理论分析与有限元模拟相结合的方法对预应力钢丝缠绕液压缸关键技术参数进行了研究。将钢丝层简化为单层厚壁圆筒,建立1/4双层圆筒的平面应力轴对称有限元模型,钢丝层施加不同预紧力,得到外压随钢丝层厚度变化的曲线,可确定缠绕应力和钢丝层厚度。建立了参数化6层钢丝缠绕缸筒的1/4平面轴对称应力有限元模型,以不同预紧力递减增量进行遍历计算,以最终钢丝层对缸筒外壁压力的设计值为依据选择合适的钢丝层初始缠绕应力和预应力递减增量。最终确定了预应力钢丝缠绕缸筒关键技术参数,根据这些技术参数设计制造了内压为80 MPa的50 MN液压缸。