矿井提升机恒减速制动优化系统Simulink-AMESim联合仿真

针对传统矿井提升机恒减速制动系统存在的精度较低的问题,设计了基于先导式电液比例溢流阀的矿井提升机恒减速制动优化系统,实现滚筒角速度的闭环控制,并对其进行数学建模以及Simulink仿真。之后采用参数模糊自整定PID算法设计模糊控制器,采用AMESim建立液压制动系统的仿真模型。最后进行Simulink-AMESim联合仿真,验证了设计的合理性与优越性。

地层动态测试器流量死区补偿方法

地层动态测试器在石油资源勘探领域中承担重要角色,其核心功能为通过预测试室测量地层渗透率。随着勘探任务逐渐走向超深井化,受井下高温影响,地层动态测试器预测试室模块的电液系统存在明显流量死区现象。因此,通过数值仿真定量分析其性能缺陷具有重要意义。首先介绍地层动态测试器预测试室模块的电液系统组成及特性;其次建立Simulink-AMESim联合仿真模型,结合数学模型对流量死区进行分析;接着结合实际工况确定动态性能补偿方案,并进行仿真验证。结果表明,提出的方案可以有效减轻高温导致的性能缺陷,有利于提升地层动态测试器作业的稳定性。

基于RBF神经网络整定PID的电液比例系统位置控制研究

针对凿岩机械臂的电液比例系统位置控制精度问题,提出了一种基于径向基函数(RBF)神经网络整定PID的电液比例系统位置控制方法。首先,在AMESim中搭建了阀控非对称液压缸的电液比例系统简化模型,设置了各个模块的参数;然后,利用MATLAB/Simulink搭建了系统闭环控制模型,通过不断更新RBF网络模型并修正PID参数,实现了基于RBF神经网络整定PID的电液比例系统位置控制目的;结合AMESim搭建的电液比例系统模型和Simulink下搭建的控制器进行了联合仿真;最后,基于凿岩台车机械臂实验平台,进行了电液比例系统位置控制实验。仿真结果表明:在受到外部干扰的情况下,RBF神经网络整定PID控制系统能够在0.3 s内控制活塞杆重新运行至目标位置,平均响应时间为1.5 s,位置精度误差不超过5 mm。实验结果表明:与常规PID控制方法相比,RBF神经网络整定PID控制活塞杆位置精度误差降低了75%,位置精度误差在工程实际要求的10 mm范围以内,因此,RBF神经网络整定PID算法可以有效提高电液比例系统的位置控制精度,满足凿岩机械臂实际工作中对电液比例系统位置精度的控制要求。

电液负载敏感-变转速复合流量调节与模糊PID控制

针对伺服电机驱动的电液变量泵系统,提出一种负载敏感-变转速的复合流量调节策略,设计模糊PID控制器,采用电控方式实现变压差负载敏感控制。采用AMESim-Simulink软件建立仿真模型,搭建试验平台并进行试验。研究结果表明:与PID相比,模糊PID具有更快的响应速度,更小的超调量。与单负载敏感流量调节相比,复合流量调节策略的流量调节范围提高36%,流量超调量减少20%;主控制阀开口为阶跃信号时,全流量(7~81 L/min)调节的上升时间约0.5 s,下降时间约0.2 s,与单负载敏感流量响应时间基本一致。

液压驱动型机器人实现自动打磨的联合仿真研究

在大型铸件打磨领域,铸件尺寸与磨削量都较大。液压驱动型机器人因其具有驱动力大、抗冲击能力强等优点在该领域已被成功应用。但由于控制精度低,目前只能进行粗磨。据此,提出基于某种机械结构的液压机器人自动打磨方案,并用Matlab/Simulink软件与AMESim软件联合仿真出自动打磨过程中油缸与液压马达的运动情况。仿真实验结果表明:该方案可实现高精度自动打磨。

轴对称矢量喷管液压伺服系统设计与仿真研究

针对轴对称矢量喷管的功能要求,设计一种基于模糊PID控制的轴对称矢量喷管液压伺服系统。运用AMESim和MATLAB/Simulink对该系统进行建模与联合仿真,并与常规PID控制进行比较,分析系统的响应特点,验证电液伺服阀冗余备份功能和故障回中功能的可行性。仿真结果表明:所设计的轴对称矢量喷管液压伺服系统具有良好的工作性能,而加入模糊PID控制的系统具有更好的稳态特性、动态特性和更强的鲁棒性,同时验证了电液伺服阀冗余备份功能和故障回中功能是切实可行的。

半主动升沉补偿系统的预测控制与联合仿真分析

针对半主动升沉补偿系统响应滞后和非线性时变的特点,提出半主动升沉补偿系统的预测控制与联合仿真分析。以PSO-BiLSTM模型预测的船舶升沉位移作为控制信号输入,Terminal滑模控制器控制复合液压缸,补偿负载因船舶运动产生的升沉位移。建立AMESim-Simulink联合仿真系统,对比有无预测模型下的3种控制补偿性能,验证了采用PSO-BiLSTM预测算法的Terminal滑模控制半主动升沉补偿系统效果良好,补偿率可达95.63%,比PID控制和普通滑模控制分别提高11.07%和5.51%。仿真结果表明,精确的预测数据作为控制输入,可以有效地缩短响应时滞,提高位移补偿精度。

基于工作特征的电动叉车能量联合回收方法研究

针对电动叉车在其工况循环中,门架系统升降和驱动系统起、制动频繁所产生的节流损耗和能量浪费问题,提出一种基于工作特征的能量联合回收方法。在分析叉车典型工作流程基础上,提出以超级电容作为储能装置的电动叉车势能和制动能的联合回收方案,并引入模糊PID自适应控制方法实现电液位置伺服系统对液压缸位移的精准控制;针对提出的方案和控制方法,运用AMESim和Simulink软件建立了电动叉车势能和动能的能量联合回收仿真模型;最后,利用提出的方法和仿真模型对某仓库电动叉车的一个工作循环进行能量回收分析,结果表明所提方法对势能和制动能联合回收的效果显著,提高了电动叉车续航里程和能量使用效率。

盾构机推进液压系统能耗特性研究

针对盾构机推进单级压力源液压系统在软弱不均、富含砂卵石等复杂地质环境下易受干扰,造成压力与速度波动,进而引起系统产生较大能量损失的问题,采用一种新型多级压力源液压系统,并针对复杂地质环境下传统比例积分微分(Proportional Integral Derivative,PID)控制器无法抑制外界干扰的问题设计了一种抗干扰控制器。通过分析多级压力源切换负载口独立控制系统原理,建立盾构机推进多级压力源液压系统AMEsim模型,将AMEsim模型与Matlab/Simulink抗干扰控制器模型进行联合仿真,结果表明:多级压力源液压系统结合抗干扰控制器相较于单极压力源液压系统结合传统PID控制器能更好地抑制外界干扰,将系统能量损耗减小22%左右。

基于模糊PID的开式径向变量柱塞泵控油压机系统特性实验研究

传统的大型油压机的传动系统效率和控制精度较低。在节能降耗、低碳环保的理念下,高精度泵控技术与高性能油压机控制系统的融合问题,目前已经得到了业界的广泛关注。为了提高开式径向变量柱塞泵控油压机系统的位置控制精度,设计了自适应模糊PID控制策略,并对不同工况下的快锻系统特性进行了研究。首先,建立了数字控制增强型径向柱塞泵、开式泵控非对称缸的数学模型,推导了开式径向变量柱塞泵控油压机系统的数学模型,并设计了自适应模糊PID控制器;然后,通过AMESim-Simulink联合仿真,对不同工况下带载快锻系统的控制特性展开了仿真研究;最后,依托0.6 MN泵控油压机实验测试平台,验证了自适应模糊PID的有效性以及快锻系统的控制特性。研究结果表明:在快锻频率为1 Hz、行程为20 mm、负载为1.2×10^(5)N和快锻频率为0.5 Hz、行程为40 mm、负载为2.0×10^(5)N的2种工况下,开式径向变量柱塞泵控油压机引入自适应模糊PID控制系统后,其具有运行平稳、响应迅速的特点,且位置精度误差均小于0.5 mm。上述结果验证了开式径向变量柱塞泵控油压机联合仿真模型的正确性和控制器的有效性。

扫雷器发射架电液伺服系统改进自抗扰控制

针对某爆破扫雷器发射架电液位置伺服系统响应速度慢、跟踪精度低、抗扰能力差的问题,设计一种改进自抗扰控制器。利用BP神经网络强大的自学习和非线性逼近能力对自抗扰控制器中的关键参数在线整定,并结合遗传算法(genetic algorithm,GA)对网络的初始权值进行优化;利用AMEsim和Simulink软件对该改进自抗扰控制器进行联合仿真验证。结果表明:该控制方法可有效提高系统的抗干扰能力,同时保证扫雷器的调炮速度和精度。

水平井轮式牵引器推靠机构液压系统研究与仿真

轮式牵引器驱动轮常被设计为近似齿轮的外形,但不合理的接触正压力加快驱动轮齿形压溃和磨损,降低驱动轮和套管的摩擦性能和越障能力,因此需要通过控制液压系统输出性能合理匹配驱动轮接触正压力。针对此问题建立了100~150 mm套管中液压缸活塞杆位置和驱动轮正压力之间的力学关系,利用AMEsim软件建立120 mm套管推靠机构的二维机械结构和液压系统仿真模型,联合Simulink建立液压缸输出位置的模糊PID控制,研究液压系统输出特性及驱动轮接触正压力和驱动臂、推靠臂的运动学性能。仿真结果表明:在120 mm套管中通过模糊PID控制的液压缸活塞杆输出位置,整个过程中液压缸活塞杆输出位置稳定时最大误差0.5 mm,接触正压力最大误差为5.24 N,驱动轮和套管壁接触稳定,推靠臂、驱动臂转速合理且不会产生过大冲击,验证了方法的可行性和可靠性,为后续轮式牵引器优化提供依据。

基于AMESim与MATLAB/Simulink的注油机电液比例流量控制系统设计

为满足注油机对流量控制的高精度要求,首先完成了注油机液压系统的设计,又以注油机电液比例流量控制系统为研究对象,分别利用AMESim与MATLAB/Simulink建立了液压系统模型与控制器模型,并通过联合仿真分析了系统在PID控制与模糊自适应PID控制下的控制效果。仿真结果表明:与PID控制相比,注油机电液比例流量控制系统在模糊自适应PID控制下其动态特性与控制精度得到明显提升。最后搭建了注油机电液比例流量控制系统测试平台,通过实验测试验证了仿真的准确性,表明了注油机电液比例流量控制系统的有效性。

基于模糊自适应PID的液压支架群移架同步控制策略研究

当前在综采工作面中液压支架群自动跟机快速移架过程普遍存在较大的同步误差。针对此问题,本文以液压阀的流量为控制量,以液压杆位移为输出量,建立三台液压支架移架过程的同步控制系统,将四种经典的耦合同步控制策略与模糊自适应积分分离PID控制相结合,利用AMESim-Simulink联合仿真软件进行仿真实验,通过稳定性实验与抗干扰实验分析比较四种控制策略的实验结果,得到最优的控制策略,以减小移架过程中的同步误差。结果表明:在稳定性实验中,均值耦合同步控制策略同步误差小于0.7 mm,比主从同步控制、并行同步控制、交叉耦合同步控制精度高;在抗干扰实验中,均值耦合同步控制策略同步误差小于0.8 mm,比主从同步控制、并行同步控制、交叉耦合同步控制受影响小。以上研究结果表明,均值耦合模糊自适应积分分离PID控制方法控制精度高、抗干扰能力强、系统同步误差最小。

液压支架双级安全阀设计及其快速动载冲击试验研究

为提高液压支架的抗冲击性和稳定性,设计了一种额定流量、额定压力分别为50 L/min和45 MPa的一级直动阀与额定流量、额定压力分别为1000 L/min、50 MPa的二级差动阀相组合的新型双级安全阀。开发了基于蓄能器组的快速动载冲击试验系统,利用AMESim-Simulink联合仿真技术获得了快速动载冲击试验系统的压力动态响应特性和双级安全阀压力流量动态响应特性,研制了快速动载冲击试验台样机对双级安全阀进行了测试。结果表明,二级差动阀额定压力、额定流量分别约为49.2 MPa和992 L/min,开启时间小于3 ms,压力稳定时间在13~15 ms范围内,卸荷时间小于5 ms,验证了设计的双级安全阀具有卸荷速度快与抗冲击性能优良的特点及快速动载冲击试验方案的正确性。

基于AMESim-Simulink的电液位置伺服系统的滑模变结构控制

以电液位置伺服系统为研究对象,采用联合仿真方式对其进行了滑模变结构控制的研究。首先搭建电液位置伺服系统的AMESim模型,通过系统辨识得到系统的数学模型,并将此数学模型转变为状态空间方程,在Simulink中对其进行了滑模控制律的设计及仿真分析。结果表明:滑模控制对输入信号具有响应速度快、跟踪精度高等良好的控制特性。

变转速泵控系统建压过程中流量死区特性分析

为揭示泵控系统中液压泵在控制过程中出现流量死区的机理,针对泵控系统在启动和换向过程中必需重新建压的特点,考虑压差流与剪切流导致的液压泵内泄漏以及油液可压缩性,建立包含流量死区的液压泵数学模型.通过分析得到:液压泵流量死区的宽度随液压泵的出口容腔、负载压力、油温和启动加速度的增大而增大,随液压泵排量的增大而减小.为此,以齿轮泵为例建立Simulink-Amesim联合仿真模型,进一步研究不同负载压力、油温和启动加速度对流量死区宽度的影响,并验证理论分析结果.结果表明:液压泵流量死区宽度与负载压力和启动加速度均呈线性关系,与油温接近指数关系.

航空活塞发动机起动过程喷油参数的模糊控制研究

航空活塞发动机起动过程的转速变化具有强非线性等特点,且飞机起动时会受诸多因素的限制,导致发动机在起动至怠速过程中转速会突降,使其起动受阻。针对上述问题,提出一种基于模糊控制的航空活塞发动机喷油方法,改善发动机从起动至怠速过程的转速变化问题。首先,利用AMESim与Simulink搭建压燃式航空活塞发动机仿真模型,实现联合仿真,将发动机喷油参数作为决策目标,发动机曲轴转速和总需求转矩作为输入变量;其次,使用模糊控制结合联合仿真不断修正控制算法,使得发动机曲轴转速在3 s左右到达1352 r/min后稳定在怠速状态。实验结果验证了在不同海拔下发动机从起动平稳地过渡到怠速状态后转速会稳定在1352 r/min附近,相比于传统MAP控制方法,模糊算法在响应时间上提高了0.5 s,起动时间缩短22%,超调量小于3%,提高了发动机怠速稳定性。

液压传动风力发电系统设计及仿真

针对传统液压型风力发电机组采用单个大排量定量液压泵和单个变量马达组合,在中低风速下系统处于欠功率运行状态的现象,研究一种多泵多马达组合的传动方案,根据风速的不同,控制液压泵和马达的切入切出,从而将风能最大化地转化为电能。对串、并联马达转速控制进行研究,采用复合转速闭环控制和解耦补偿控制使转速稳定在同步转速。AMESim/Simulink联合仿真结果证明:该系统可以适应复杂风速工况运行且满足并网要求,相对传统单泵单马达系统更加稳定可靠。

基于模糊控制的伺服泵控电液负载敏感系统研究

传统负载敏感技术利用液压管路来传递压力信号,在应对波动剧烈的外负载和变化频繁的复杂工况时,系统的稳定性和响应速度会降低。为了解决这一问题,提出了一种基于模糊控制伺服泵控电液负载敏感系统。首先,对比传统多执行器负载敏感系统,建立了伺服泵控电液负载敏感系统,并阐述了其控制原理;其次,根据控制原理建立了负载敏感系统的数学模型,并为提高系统控制精度设计了模糊PID压力控制器;建立了多执行器、多负载工况下系统的AMESim-MATLAB联合仿真模型,对系统的压力控制特性进行了研究,并将其与传统PID控制器下的控制系统进行了对比;最后,搭建了伺服泵控电液负载敏感试验平台,对比分析了试验结果与仿真结果,并得出了相应的结论。研究结果表明:所建立的模糊控制伺服泵控负载敏感控制系统的压力控制效果好;与传统PID控制器相比,所设计的模糊PID控制器有着更高的控制精度和更优的动态响应特性。