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。

船载起重机防摆装置及其动态特性的仿真与实验研究

针对船载起重机吊重系统的摆动问题,建立了船载起重机防摆装置的数学模型,采用Simulink-AMESim联合仿真方法,对防摆过程中的船载起重机吊重系统的动态特性进行了研究。首先,建立了防摆装置传递函数、吊重系统动力学的数学模型,分析了液压系统工况与吊重系统动力学响应之间的动态耦合关系,提出了防摆装置液压马达的控制策略;然后,采用MATLAB/Simulink和AMESim软件,对防摆装置的动态特性进行了联合仿真分析,研究了船舶运动激励条件下船载起重机的吊重摆动特性、防摆绳索张力输出特性和液压马达压力变化特性;最后,利用液压驱动防摆装置实验平台,进行了硬件实验,并对比分析了实验与仿真结果,对防摆装置数学模型的正确性以及联合仿真结果的有效性进行了验证。研究结果表明:利用液压驱动防摆装置可将起重机吊重摆动角度限制在3°以内,摆动幅度抑制效果达到77.6%,验证了该液压驱动防摆方案和液压马达控制策略的有效性,也验证了上述数学模型和仿真分析的正确性。该研究成果可以为液压驱动防摆装置的控制器设计提供依据,同时为液压驱动防摆装置的进一步实船应用提供理论和实验基础。

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。

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。

垂直冲击试验台同步及快速制动液压控制系统研究

为解决垂直冲击试验台负载质量大,且易产生二次冲击的问题,针对试验台液压控制系统的关键技术要求,设计了一种双液压缸位置同步控制系统和快速反弹制动系统。首先,根据试验台的关键技术指标,综合考虑了实际工况与经济性等因素,设计出了液压控制系统原理图;然后,针对同步控制系统,利用Simulink软件设计了模糊控制器及同步控制算法模型,同时利用AMESim软件搭建了液压系统仿真模型,并对两个模型进行了联合仿真,针对反弹制动系统,利用AMESim软件进行了建模和仿真;最后,对比了模糊PID控制与常规PID控制的仿真结果;设计制造了大型垂直冲击试验台,进行了实际测试,验证了仿真结果的正确性。研究结果表明:针对实际工况下模糊PID控制方式的同步误差最大为0.09 mm,满足0.2 mm的同步精度要求,采用模糊PID控制方式对比常规PID控制方式,其有较高的同步控制精度与较强的鲁棒性;采用比例伺服阀加插装阀驱动制动器,使工作台进入快速制动的工作模式,整体响应时间为63 ms,满足100 ms的制动生效时间要求;实际同步控制系统最大同步误差为0.11 mm,满足性能指标,验证了控制方案与仿真的正确性。

混动叉车势能与制动能量联合回收系统设计及AMESim-Simulink仿真分析

针对混动叉车频繁升降及起停制动造成能量损耗严重等问题,聚焦混动叉车势能回收与行车时双动力能源分配控制策略能效提升的关键技术,进行了混动叉车势能与制动能量联合回收系统设计。在传统混动叉车并联式混动系统基础上改进优化,运用前向建模思想搭建仿真模型。为实现精准控制液压缸位移,提出了一种模糊PID自适应控制系统;为优化混动叉车在行车时发动机和驱动电机的工作效率并进行制动能量回收,基于发动机最优工作曲线提出一种制动能量回收控制策略。最后基于JB/T 11988—2014制定多种工况,运用AMESim和Simulink进行多种工况下仿真对比试验,验证该方法有效性,实现能量回收效率提升,势能与制动能量联合回收效率最高可达56.86%。

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。

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.

基于AMESim-Simulink的液压起重系统动态性能仿真研究

为提升液压起重系统的动态性能,以某款液压平衡阀为核心元件,分析其3种工作状态,设计一个泵阀协同控制的液压起重系统,利用AMESim-Simulink搭建平衡阀以及液压起重回路模型。仿真结果表明:平衡阀控制的液压起重系统处于小流量、小负载工况下时,其负载由静止到下降的过程中会出现速度峰值高、速度稳定慢的问题;相比仅有平衡阀控制的液压起重系统,基于模糊PID的泵阀协同控制的液压起重系统在小流量、小负载工况下的速度超调更小,速度稳定时间更短。

海上风电安装平台液压升降同步控制系统仿真

海上风电安装平台作为目前海洋风能资源开发的重要平台之一,其升降系统是风电安装平台的关键组成部分,直接影响着整个平台的工作效率和安全。以一个5600 t海上风电安装平台的液压升降系统为基础,分别对液压系统和同步控制器建立仿真模型,利用Simulink/AMESim两个仿真软件进行联合仿真,来研究在原系统基础上增加电液比例阀后的同步控制效果。分别设计PID控制器和模糊PID控制器,对液压升降系统的四组液压缸进行同步控制,对比研究两种控制器对液压升降系统的同步控制效果。通过联合仿真结果得出,对比原系统设定值为1 m时,常规PID控制器位移同步误差缩小了10.3 cm,模糊PID控制器缩小了12.1 cm。设定值为2.15 m时,常规PID控制器位移同步误差缩小了21.4 cm,模糊PID控制器缩小了26.1 cm。仿真试验证明模糊PID控制器有更加优异的控制性能,能够明显地缩小液压升降系统四组升降液压缸在提升过程中的位移同步误差。

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。

高速开关阀电磁滞后特性的联合仿真研究

以某型电子限滑差速器中的高速开关阀为研究对象,介绍了高速开关阀的基本结构、工作原理、电磁滞后特性及其对阀芯动态过程的影响,并建立了高速开关阀整体的数学模型。在MATLAB/Simulink中搭建电、磁部分仿真模型,在AMESim中搭建机、液部分仿真模型。运用Simulink-AMESim联合仿真,研究了线圈匝数、驱动电压和初始气隙对电磁滞后特性的影响。结果表明:线圈匝数增加时,关闭/开启电磁滞后时间均增加;驱动电压增加时,关闭电磁滞后时间缩短,开启电磁滞后时间增加,且当驱动电压低于9. 1 V时,阀芯无法关闭;初始气隙增加时,总电磁滞后时间先延长后缩短。

液压系统仿真软件及其应用

主要介绍了几种常用液压系统仿真软件:Hopsan,ADAMS/Hydraulics,Matlab/Simulink,AMESim,简要分析了这些软件的特点,最后分别给出了每种软件的工程实例应用,实例说明可以选择这些仿真软件中的一种进行液压系统设计。

行程敏感减振器阻尼特性仿真与试验

针对传统减振器的建模方法不能准确描述具有旁通槽的减振器模型问题,根据流体力学缝隙流动、管嘴流动及并联管路流量计算理论,建立了行程敏感减振器的详细数学模型。采用AMESim和MATLAB/Simulink的接口技术对模型进行仿真研究,仿真结果与试验结果符合较好,证明利用AMESim和Simulink对行程敏感减振器建立的联合仿真模型正确可靠。同时,用该模型分析了旁通槽结构参数对减振器性能的影响及敏感程度,为行程敏感减振器的设计和性能预测提供一定的技术支持。

基于AMESim和Simulink的液压伺服系统动态仿真

提出了基于AMESim和Simulink的液压伺服系统进行动态仿真的方法。以阀控液压缸为例,建立液压系统的动态数学模型,给出了仿真模型,详细介绍了如何利用AMESim和Simulink对液压系统动态特性进行仿真,同时分析了影响液压系统动态特性的主要因数。

VCM-DDV建模与控制仿真

基于AMESim和Simulink的协同仿真环境,对新型音圈电机直接驱动伺服阀(VCM-DDV,Voice Coil Motor-Direct Drive Valve)进行了仿真研究.采用AMESim建立了VCM-DDV的非线性模型及虚拟液压测试系统,采用Simulink建立了数字控制器模型,通过接口组成了协同仿真环境.将VCM-DDV视为线性部分与非线性部分叠加,并将非线性部分视为线性系统状态空间的一个状态,建立了系统的状态空间模型.用全状态观测器得到非线性干扰项,设计了LQR(Linear Quadratic Regulator)全状态反馈和非线性补偿的复合控制方法.仿真结果表明:非线性补偿提高了系统的稳态控制精度,LQR状态反馈可以使系统达到需要的动态性能.

面向牵引力控制系统的AMESim与MATLAB联合仿真平台

基于MATLAB和AMESim软件建立了面向TCS的联合仿真平台。采用MATLAB建立了四驱汽车动力学仿真模型和控制模块,采用AMESim液压元件库建立了车辆液压制动系统的动态响应模型,通过AMESim专用接口模块和MATLAB S函数实现了两者间的数据交换,构建成联合仿真平台。采用试验研究方法修正了液压制动系统模型,并进行了典型工况TCS仿真,获得了可面向TCS开发的实用联合仿真平台。

某自行火炮输弹机液压-控制系统故障仿真研究

分析了输弹机液压传动系统电机转动异常和电磁阀失灵、液压系统泄漏等典型故障产生的原因,利用Matlab/Simulink、Recur Dyn、AMESim软件建立了输弹机机电液一体化联合仿真平台,对典型故障进行了联合仿真分析,得出了故障影响规律,并提出了相关改进措施。