基于混合模型的特种车辆转向泵马达性能评估

为了实现转向泵马达运行性能的实时评估,首先构建了转向泵马达物理模型,该模型考虑了转向泵马达运行机理,通过求解泵马达外特性方程、液压回路平衡方程、内部流量计算方程等,实现内部不可测参数的初步评估与计算,进而获得各类参数对转向泵马达性能的影响机制.同时采用LSTM深度学习方法构建了转向泵马达数据驱动模型,学习并预测不同工况下转向泵马达容积效率的变化规律,并将其输入至物理模型形成转向泵马达性能评估混合模型,提高不同工况条件下转向泵马达性能评估的准确性及适用性.实例分析表明,该混合模型可实现复杂工况下转向泵马达高低压侧压力、流量、转速及转矩等参数的计算与评估,模型误差低于10%.

基于变补油及冲洗回路联控的泵控马达系统热管理方法

针对静液压驱动的工程及农业装备中典型泵控马达系统低压回路存在连续功率损失,回路油液温度随负载及油箱温度变化大等问题,本文提出一种基于变补油及冲洗回路(ACFC)联控的节能热管理方法。在典型泵控马达系统低压回路中引入电比例恒压变量泵及电比例节流阀,实现冲洗流量可控调节及补油流量自动适应,以提供回路温度的控制自由度;基于实验测试数据,构建基于损失模型的泵控马达系统产热模型;依据系统产热模型设计了一种基于前馈+PD反馈控制算法的热管理方法对回路温度进行控制;采用基于功率跟随的泵控马达系统调速策略,在不同负载、不同初始温度等工况下,对典型泵控马达系统和基于ACFC的泵控马达系统开展对比实验。实验结果表明,所建立的损失模型可实现对泵控马达系统产热功率实时估计,估计精度达到±10%,验证了所建系统产热模型的正确性;在ACFC具有一定散热裕度的条件下,提出的热管理方法可使回路温度控制精度达到±0.5℃,并降低低压回路功率消耗24.7%~66.7%,使系统总传动效率提高0.9%~3.9%,有效验证了所提热管理方法的温控及节能性能。基于ACFC的热管理方法可为静液压驱动的工程及农业装备节能控制及热管理提供一种思路及方法。

多功能融合智能化高压变量活塞电机泵马达的能量回收特性分析

为研究海水淡化的能量回收效率问题,采用AMESim软件对电机泵马达的液压系统进行整体仿真,研究在输入不同转速下的电机泵马达的流量特性及能量回收率。为验证仿真结果的准确性,建立电机泵马达测试试验台,将试验结果与仿真结果进行对比。结果表明:在生产等量淡水的情况下,带有马达能量回收的装置相较于不带马达功率回收的装置节能效果更明显,且适当提高转速能够增加节能效果;由于试验过程产生泄漏,使得泵与马达侧的试验流量低于仿真流量,但随着电机转速的提升,泵侧流量的差值逐渐增大,而马达侧的流量差值逐渐降低;在额定转速1 500 r/min的工况下,马达能量回收装置的能效利用率达到了95%以上。

泵控马达液压系统压力拍振成因及其动态分析

针对液压系统中泵和马达的压力脉动频率相近时影响输出稳定性和负载工作可靠性的问题,采用AMESim多学科仿真软件对多能域耦合闭式液压系统进行物理建模,研究不同柱塞副间隙下拍振现象的规律特性。通过计算泵控马达液压系统的阻尼比及分析蓄能器模固有频率,提出利用蓄能器对压力拍振现象进行测试和分析。最后,通过搭建机电液一体化实验平台对仿真分析进行验证。理论分析和实验结果均表明:压力拍振对于压力信号和柱塞磨损等液压系统常见故障的故障特征有明显放大作用,蓄能器对于液压系统压力拍振幅值有明显的缓冲作用。

闭式泵控马达液压系统转速控制仿真研究

工程机械的行走速度主要靠阀控马达液压系统来实现控制。针对阀控马达系统节流损失严重,能耗大,发热现象明显等问题,设计了闭式泵控马达液压系统。并运用AMESim搭建系统的液压物理模型,针对系统采用经典PID控制响应速度慢,抗干扰性能差的问题,设计了模糊PID控制器,并搭建模糊控制器Simulink模型,对系统进行联合仿真。结果表明:采用模糊PID控制系统相比经典PID控制系统,响应速度提升了30.2%,在遇到负载突变时,系统的调整速度提升了69.3%,速度跟踪误差也更小。系统对马达转速输出的控制能力增强,并具有更好的鲁棒性。

一种基于泵马达的低矮直驱液压式抽油机

液压式抽油机具有悬点载荷大、冲程和冲次连续可调、本质安全性高等优点,受到油田和抽油机制造厂家的重视。介绍了一种基于泵马达的低矮直驱液压式抽油机,设计了液压回路,选择了杆柱驱动方式,分析了现场应用需解决的技术问题,并进行了现场试验。这种低矮直驱液压式抽油机在满足油田精细化低能耗安全生产方面具有一定优势。

泵控液压系统中马达转速稳定控制及仿真分析

泵控液压马达系统中,由于外负载突变会导致发动机转速变化,进而引起变量泵转速改变,最终造成液压马达转速波动量过大及调整时间过长。针对变量泵-定量马达闭式液压系统,构建数学模型,得到传递函数框图,分析负载变化导致马达转速波动的原因。提出一种前馈补偿控制方法,通过实时改变变量泵的斜盘摆角来补偿变量泵转速扰动而引起的流量变化。推导补偿函数,并分别对阶跃100%负载、阶跃20%负载工况及斜坡100%负载、斜坡20%负载工况进行仿真。结果表明:增加前馈补偿控制后,马达转速波动量最大减少了3.87%,调整时间最多缩短了1.77 s。

液压泵控马达系统响应特性对比与优化

泵控马达系统分为变排量和变转速两种调节形式,对其各自的性能特点进行对比分析对于液压系统的工作应用是十分有意义的。根据泵控马达调速系统的两种调节方式建立了仿真模型,对比分析了变排量调节和变转速调节的特点。以变转速泵控马达调速系统为对象,设计了一种模糊PID(Proportion Integral Differential)控制器,在Simulink(模块图环境)中搭建控制器仿真模型与AMESim(Advanced Modeling Environment for performing Simulation of engineering systems)模型进行联合仿真。仿真结果表明:在阶跃信号和三角函数信号追踪时,变转速调节的性能优于变排量调节;在对变转速调节控制对比中,模糊PID控制的阶跃信号响应时间为0.5 s,大幅缩短了响应时间,负载干扰下的波动更小;模糊PID在控制在追踪三减函数信号时稳态误差更小,性能更优秀。

三作用多泵多马达输出转速和转矩的理论分析

为了实现定量泵可输出多种流量、定量马达输出多种转矩和转速的功能,设计了双定子结构的新型泵和马达,并提出了多泵多马达传动理论.在一定的马达进出口压差条件下,通过三作用双定子泵(马达)的不同连接以及泵和马达的多种组合连接,对泵的不同输出流量、马达输出转矩和转速进行了计算分析.结果表明,通过改变泵和马达的连接方式及其组合连接方式,在一定的范围内可以对马达的转矩和转速、泵的输出流量进行调节和控制,从而拓宽了元件的适用领域.

电液比例泵控马达系统动态特性分析

建立了电液比例泵控马达系统数学模型,包括电液比例伺服机构,泵控马达机构和传感器。电液比例伺服机构主要由PWM放大器、电液比例控制阀和阀控液压缸组成,泵控马达机构主要由斜盘式轴向柱塞变量泵和定量马达组成。对该闭式系统运用Matlab/Simulink进行仿真分析,并进行试验验证。仿真分析和试验验证都表明:排量比主要由电压信号控制,马达转速主要由泵转速和电压信号共同控制。正常工作时,外负载对系统几乎没有影响;当系统所受外负载力过大时,导致系统在恶劣工况下运行。

单泵多马达传动系统输出转矩特性分析与试验

为了使单泵多马达系统的输出转矩更加平稳,以双作用叶片泵和双作用双定子马达组成的传动系统为例,利用波动系数分析了在输入油液存在波动的前提下双作用双定子马达的输出转矩的特性,并搭建了单泵多马达传动系统试验平台。试验结果表明：多马达受到脉动油液作用后,在不同的工作方式下输出特性不同。当泵和马达波动周期一致时,其中内外马达差动工作时输出的转矩脉动最小,其转矩不均匀系数约为1.5%～1.9%。滞后角不同对内外马达并联工作时输出的转矩脉动影响较大,其转矩不均匀系数值最大时约为1.9%～2.7%,大于其他3种工作方式的转矩不均匀系数值。合理地调整滞后角可以使内外马达并联工作时输出转矩的转矩不均匀系数值小于内马达或外马达单独工作时的转矩不均匀系数值,降至1.9%～2%,也可使马达整体的输出转矩脉动降低,说明滞后角对马达输出的转矩脉动有很大的影响。该研究可为减小马达转矩脉动和单泵多马达传动系统的设计与应用提供参考。

变频泵控马达调速系统节能实验研究

阐明了交流变频泵控马达调速系统的节能原理,提出了功率节省率的概念.对变频泵控马达调速系统和进口节流阀控马达调速系统进行了能耗对比实验,结果证明:变频泵控马达调速系统有比较显著的节能效果,特别是低速或轻载时,节能效果更为明显;设定低频补偿功能会较大幅度地降低变频泵控马达调速系统低速段的效率.

闭式泵控马达液压系统效率研究

闭式泵控马达液压调速系统具有效率高、结构紧凑、油液不易被污染等特点,现已被广泛地应用于大功率的工业场合。为了分析闭式泵控马达液压系统效率,文章以设计的闭式变转速、变排量大功率泵控马达液压调速系统为研究对象,建立了泵控马达调速系统的效率计算模型和2种调速系统的AMESim软件仿真模型。仿真与实验研究结果表明,在相同的负载工况条件下,闭式变转速泵控马达液压系统效率始终要比变排量的高,在高速、重载工况下两者效率接近,在低速、轻载工况下变转速泵控马达调速方式节能效果更明显。

泵控马达系统响应特性和效率特性的研究

建立了泵控马达系统仿真模型,对系统响应特性进行仿真研究和试验验证,结果表明:变量泵排量比由电信号决定,定量马达转速由电信号和泵转速共同决定。建立了静液压系统效率模型,对效率特性进行比较研究和试验验证,结果表明:泵控马达系统在大排量、中压、中高转速范围内具有良好的效率特性。

基于AMESim的泵控马达变转速系统仿真分析

介绍了泵控马达变转速调速实验系统的组成,推导了变频器及电机的数学模型,根据数学模型在AMESim中构建了变频器及电机的仿真模型,并与液压系统回路仿真模型相结合,从而在AMESim中建立了泵控马达变转速调速系统的仿真模型,并对系统的开环及闭环PID特性进行了仿真分析,通过仿真分析,得到了有益的结论。

多泵单马达传动系统输出转矩特性分析

为了使定量泵输出多级定流量以及不用减压阀为多个不同压力系统提供能源,设计并试验了双定子泵,并在此基础上提出了多泵单马达传动理论。以双作用双定子泵和斜盘式轴向柱塞马达组成的多泵单马达传动系统为例,分析了多泵在不同的工作方式下输出波动性不同的油液对马达输出转矩的影响。结果表明,多泵在不同的工作方式下对系统输出特性的影响不同,且内、外泵联合工作时,马达输出转矩品质优于内、外泵单独工作;当泵和马达波动周期一致时,可以合理调整滞后角使马达输出转矩更平稳。为了验证理论分析的正确性,搭建了多泵单马达传动系统试验平台,采集相关数据并描绘出多泵在不同工作方式下马达输出转矩的不均匀系数变化曲线。试验结果和理论分析一致,证明了理论分析的正确性。

多泵/多马达容积调速回路的理论分析

分析了传统单泵/单马达容积调速回路、单泵/多马达回路以及多泵/多马达回路的原理和特性,提出了由多泵、多马达组成的新型容积调速回路,并与单泵/单马达回路进行比较.结果表明,所提出的多泵/多马达回路可以实现多级恒转矩或多级恒功率的调节,扩大了回路的转速和转矩的调节范围.

变频泵控马达调速系统单神经元自适应PID控制

针对大惯性负载变频泵控马达调速系统动态性能差的特点 ,提出了采用不必基于模型的单神经元自适应 PID控制。介绍了单神经元自适应 PID控制器的结构和算法。仿真结果表明 ,单神经元自适应 PID控制器较常规 PID控制器具有更快的响应特性和良好的动态特性 ,对模型失配和负载扰动表现出更强的适应性和鲁棒性 ,而且不论是在加速段、等速段还是减速段 。

变转速泵控马达系统转速降落补偿试验研究

分析变转速泵控马达调速系统产生转速降落的原因,指出系统泄漏、电动机机械特性和因系统压力变化带来的油液压缩性均能引起马达转速降落。给出基于系统压力反馈的转速降落补偿控制框图,推导出因系统泄漏和电动机机械特性引起转速降落的补偿系数和因油液压缩性引起转速降落的补偿系数。对变转速泵控马达调速系统,编制LabVIEW测控程序,在此基础上分别进行恒负载、变负载和变转速情况的转速降落补偿试验,由理论分析和试验结果得出了不同工况下的转速降落补偿方法,达到了在不同工况下变转速泵控马达调速系统转速降落补偿的目的。

泵-马达式能量回收技术在海水淡化工程中的应用进展

小型反渗透海水淡化系统因较少使用能量回收装置,导致效率低、比能耗高,因此研发适用于小型反渗透淡化系统的能量回收装置是目前的研究重点。泵-马达式能量回收系统因总成简单、成本低、脉动小、盐海水无混合和维护方便等特点,适合小型反渗透海水淡化系统,对于提高系统的经济性具有重要意义。为完善泵-马达式能量回收技术,研发高效可靠的回收装置,首先介绍了其基本工作原理和重要性能参数指标;其次,综述了此类装置的国内外研究现状和进展,指出了当前研究尚存在的局限性与不足;最后,从提高能量转换效率、集成化程度、运行稳定性三个方面,给出了泵-马达式能量回收技术未来发展趋势和关键科学问题。