Modeling and fuzzy adaptive proportion-integration-differentiation control of X-Y position servo system actuated by oscillating pneumatic cylinder

The servo system actuated by oscillating pneumatic cylinder for X-Y plate is a multi-variable nonlinearcontrol system.Its mathematical model is established,and nonlinear factors are analyzed.Due to the existenceof deadlock zone and the small damp of the pneumatic oscillating cylinder,it is likely to result inovershoot,and there is also certain steady-state error,so online modifying of proportion-integration-differentiation(PID) parameters is needed so as to achieve better control performance.Meanwhile considering thestability demand for long-term run,a fuzzy adaptive PID controller is designed.The result of hardware-inloop(HIL) test and real-time control experiment shows that the adaptive PID controller has desirable selfadaptabilityand robustness to external disturbance and to change of system parameters,and its control performanceis better than that of traditional PID controllers.

电液伺服双缸同步举升系统反步法控制研究

针对电液伺服双缸同步系统的控制复杂、非线性强等问题,提出了一种反步控制算法,利用半实物仿真技术完成电液伺服同步系统的同步精度和反步法控制器的仿真验证工作。首先,对电液伺服双缸同步系统数学模型进行了研究,根据阀控缸基本方程和横梁动力学方程,推导了电液伺服同步系统非线性状态空间方程,利用坐标变换,将方程整理成矩阵形式以及严格反馈形式,满足了反步法控制律的应用条件;然后,根据李雅普诺夫稳定性理论和反步法控制原理,推导了电液伺服双缸同步系统的反步法控制律,编写了C语言程序设计反步法控制器;最后,由工控机和研华USB-4704数据采集卡组成的半实物仿真平台,完成了电液伺服双缸同步系统反步法控制策略的试验。研究结果表明:反步法控制电液伺服双缸同步控制系统,相比于常规PID控制,液压缸实际位移与期望位移误差更小,单液压缸的位移跟踪误差从6.5 mm降低到2.3 mm,减少64.6%,双缸同步系统的最大同步误差从0.25 mm降低到0.21 mm,减少了16%,设计的反步法控制器使双缸同步控制系统的控制精度和系统稳定性得到明显提升。

酒钢炼铁厂烧结圆筒混合机防粘料技术研究与应用

介绍了圆筒混合机筒体内壁粘料危害,对粘料原因进行分析,并跟踪国内混合机防粘料技术,通过对各种防粘料技术的系统分析,提出新的防粘料固定刮刀,经生产实践验证效果良好。

基于线性自抗扰的伺服电缸反向间隙控制

针对伺服电缸加载过程中出现的反向间隙问题,提出了线性自抗扰控制器(LADRC)的解决方案。搭建全闭环伺服电缸控制系统试验平台,完成位置环PID控制器控制下,反向间隙的测量;以伺服电缸控制系统位置环为控制对象,通过MATLAB/Simulink仿真和试验分析,将线性自抗扰控制器与位置环PID控制器进行对比。研究表明,相比较PID控制器,线性自抗扰控制器在阶跃信号和正弦信号作用下,调节时间短、超调量小,动态跟踪误差下降明显。针对伺服电缸存在的反向间隙造成的输出滞后问题,线性自抗扰控制器性能优于PID控制器,更加满足压装工艺的需求。

电液阀故障气动半实物仿真平台设计

针对阀口独立电液阀故障诊断与状态感知功能开发需求,设计搭建了一种基于高速开关阀与低惯量气缸驱动的高频阀芯-电磁铁加载与故障半实物仿真试验平台,并对试验台性能进行了初步测试。该仿真平台通过PWM信号驱动高速开关阀控制双作用气缸活塞杆位移与输出力,调控加载于阀芯比例电磁铁的模拟工况,实现电液阀阀内故障的半实物模拟。试验平台基于ARM平台建立,集成了场效应驱动电路与位移传感器、拉压力传感器与电流传感器等感知元件,可完成对模拟工况下阀芯的动态特征的捕捉。初步试验结果表明,通过设置不同PWM驱动信号可实现阀芯加载力调节、实现阀芯卡滞模拟,验证了平台功能。

缸压实时监测在多点电喷气体发动机上的应用

本文介绍了缸压实时监测系统在多点电喷气体发动机上的应用,采用该系统采集的发动机缸内实时燃烧信息(如,最大爆发压力、平均有效压力等)实时闭环修正发动机各缸点火正时、喷射持续期等参数,优化各缸燃烧性能,提高各缸工作均匀性。并与采用排温对各缸喷射持续期在线实时调整和采用爆震系统对各缸点火正时进行在线实时调整的数据进行对比。结果表明,缸压实时监测系统的应用对发动机各缸性能的提升和各缸均匀性的优化效果更佳。

换钻机械臂结构设计与运动分析

为了实现瓦斯钻机钻杆的自动更换,设计了一种以摆动油缸为主要驱动元件的换钻机械臂。通过改进D-H法建立机械臂的运动学模型,利用解析法求取正逆解;利用MATLAB求得机械臂的工作空间;通过五次多项式对机械臂的运动轨迹进行规划;运用ADAMS进行动力学仿真;以第一摆动缸作为被控对象设计位置闭环控制回路,增加压力补偿阀以减少摆动油缸的振动。结果表明,以摆动油缸为主要驱动装置的换钻机械臂结构设计合理;在回路中增加压力补偿阀可显著减少振动冲击和绝对误差。

柴油机基于缸压的闭环反馈控制技术

为改善柴油机预混合燃烧(PCCI)模式下的燃烧稳定性和分缸均匀性,研发了基于缸压的闭环反馈控制技术.该系统采用由两个控制单元组成的分布式结构,燃烧状态解析单元(iCAT)实时采集发动机各缸缸压-曲轴转角数据,计算缸内燃烧状态指标如平均指示压力(IMEP)、50%放热点(CA50)等,并将结果通过CAN网络发送到发动机控制单元(ECU),ECU据此对喷油参数进行调整,以精确控制发动机的燃烧状态.试验在一台经过系统升级的4缸2.5,L高压共轨柴油机上进行,结果表明,iCAT实时计算精度与燃烧分析仪测量精度基本一致,与燃烧分析仪数据相比,IMEP最大偏差为0.53%,CA50最大偏差为0.33,°,CA,闭环控制后,无论是传统CI燃烧还是PCCI燃烧,燃烧稳定性和各缸不均匀性都得到明显改善.

柴油机各缸工作不均匀程度对性能的影响分析

利用飞轮处的瞬时转速信号来间接估计柴油机的各缸工作不均匀程度 ,结合基于电磁阀的时间控制式电控燃油喷射系统 ,实现了柴油机各缸工作不均匀程度的闭环反馈控制。在此基础上 ,通过台架试验分析了各缸工作不均匀程度和发动机性能之间的关系。结果表明 ,在发动机的大负荷工况下 ,各缸工作不均匀程度对发动机的经济性和烟度排放影响显著 ,从而验证了实现柴油机分缸均匀性实时检测和闭环控制的重要性。

HAUNI松散回潮滚筒含水率控制系统的改进

为解决HAUNI松散回潮滚筒含水率过程控制能力低、出口含水率波动大的问题,通过设计滚筒后端加水闭环控制系统,将出口含水率值反馈到PID调节器中,修正后端加水流量,及时响应含水率的变化;在滚筒入口处安装水分仪,检测来料含水率波动;引入斜坡控制原理,优化料头料尾的加水控制。结果表明:松散回潮出口含水率的控制曲线明显趋于平稳,合格率由改进前的88.02%提高到98.96%,"潮头干尾"量由260 kg减少为82 kg,标准偏差由0.91减少为0.36,过程能力指数Cpk值由0.45提高到1.35,有效提高了加工过程控制精度。

GD-1高压共轨式电控柴油机的怠速控制策略研究

基于 GD- 1高压共轨式燃油喷射系统 ,根据车辆和柴油机的运行特性设计了开环和闭环控制策略来改善怠速性能 ,同时一些新的调节方法如主动阻尼控制器、各缸平衡控制以及预喷射等也得到了研究和应用。试验结果表明 ,以上怠速控制策略的应用降低了车用柴油机的低怠速稳定转速和转速波动 ,改善了怠速过渡特性 ,提高了车用柴油机的怠速性能。

柴油机各缸供油量不均匀调节ECU硬件在环仿真研究

研究ECU硬件在环柴油机供油量不均匀性控制的仿真问题,基于Matlab/Simulink/RTW及dSPACE系统建立了柴油机供油量不均匀调节ECU硬件在环仿真系统,在Matlab/Simulink中用部分MAP法建立了一个四缸柴油机模型,利用该系统进行了不均匀性油量调节试验.结果表明,采用硬件在环仿真可以方便快捷地对控制系统进行测试,可以通过改变单缸供油量改善柴油机的工作不均匀性.该方法为ECU的测试提供了一种新的手段.

闭环控制电液步进液压缸及试验精度分析

简述ALMX-3003TC型闭环控制电液步进液压缸的工作原理与设计特点,分析提高其控制精度的途径。应用线性时不变系统的分析方法和MATLAB数值计算软件对试验采样数据进行理论分析和计算,得出其精度指标,能够满足连铸机生产要求。

船用中速柴油机缸压闭环控制技术仿真研究

针对船用柴油机工作不均匀及循环波动对柴油机性能和振动噪声的负面影响问题,以6L16/24-CR型船用中速柴油机为对象,使用软件在环仿真技术对缸压闭环控制策略进行仿真分析。建立能模拟各缸不均匀性和循环波动的柴油机实时模型,从气缸压力中选取能指示柴油机各缸燃烧状态的反馈变量,根据反馈变量和控制变量之间的动态关系开发缸压闭环控制策略,建立由柴油机实时模型、气缸压力反馈变量、控制策略和喷油控制变量构成的软件在环仿真平台,在该软件在环仿真平台上对缸压闭环控制策略进行闭环仿真。结果表明,开发的缸压闭环控制策略能满足船用柴油机的控制要求,在仿真环境下能改善约99%的各缸不均匀。

基于电动机和蓄能器的挖掘机动臂节能驱动系统研究

鉴于混合动力系统或电动驱动系统中具有电量储存单元的特点,提出了一种基于电动机-闭式泵-液压蓄能器的液压挖掘机动臂节能驱动系统,通过液压蓄能器和高压侧相连,提高了液压蓄能器的工作压力范围和驱动系统的效率,分析了节能驱动系统的结构原理及工作特点。以减小蓄能器安装体积、保证动臂非对称油缸的流量匹配和延长蓄能器使用寿命为约束条件,以某20 t液压挖掘机的测试数据对节能驱动系统中液压蓄能器、大排量闭式泵、电动/发电机、小排量闭式泵等主要元件进行了参数匹配。针对所匹配参数建立节能驱动系统的AMESim数学模型进行分析,结果表明,该系统不仅实现了无阀控制和负负载的能量回收,同时蓄能器额定体积降低了50%,仍然可满足动臂非对称油缸两腔的流量差,且蓄能器压力波动满足工况的要求,相对传统动臂节流驱动系统,新型闭式节能驱动系统的节能效果达到了50%左右。

基于dS PACE系统的电控单元硬件在环发动机控制仿真研究

现代发动机电控单元 (ECU)越来越复杂 ,但却要求开发周期越来越短。为此 ,现代的ECU开发流程中都采用了ECU硬件在环发动机控制仿真技术。本文介绍了ECU硬件在环发动机控制仿真的原理、必要性、基本形式 ;阐述了dSPACE系统的软件和硬件 ;叙述了基本的建模方法 ;利用MAT LAB/Simulink开发了用于ECU研制和测试的单缸机模型 ,进行了ECU硬件在环仿真实验 ,结果表明基于dSPACE系统的ECU硬件在环发动机控制仿真是切实可行的 ,是ECU开发和测试的有力工具。

高温服役3×10~5 h后汽缸螺栓用20Cr1Mo1V1钢的应力松弛性能

利用等强度环法测定了在540℃、9．8MPa下服役3×10^5h后汽缸螺栓用20CrlM01V1钢在不同初紧应力下，540℃保温不同时间后的应力松弛曲线，外推得到了该钢保温1×10^4，3×10^4，1×10^5h松弛后的应力值，并与标准规定的不漏蒸汽时的最小应力值进行了对比。结果表明：采用319．51MPa的初紧力对已服役3×10。h的汽缸螺栓进行紧固可基本保证在一个大修期间内汽缸不漏蒸汽。

联合收割机双闭环负荷控制系统的设计

联合收割机是一个高阶时变非线性系统,存在大滞后,工况复杂,简要分析联合收割机数学模型及作业期间可能存在的各种内部、外部扰动。针对收割机负荷控制系统中利用一个控制器综合多个扰动,各参数相互影响,参数调整困难,系统动态性能不够好的问题,提出一种双闭环负荷控制系统,将收割机系统分为行走、作业两部分,分别利用车速闭环和滚筒转速闭环进行控制。车速闭环采用单神经元比例积分微分(Proportion,integration,differentiation,PID)算法,根据车辆行走系统的工况变化不断调整控制参数,尽可能跟踪给定车速。滚筒转速闭环采用直接广义预测控制算法,也可自动适应系统参数和工况的变化,保证滚筒恒定在最佳转速。整个控制算法实时计算量较小,可保证系统具有足够高的实时性。仿真和试验证明双闭环负荷控制系统能获得较高的控制精度和优良的动态特性。

起落架疲劳试验电动式伺服加载技术研究及应用

在起落架疲劳试验中,为了模拟起落架在起飞、巡航和着陆过程中的真实状态,起落架缓冲器在不同阶段有不同的压缩行程。某工程起落架疲劳试验一个典型起落中,起落架缓冲器压缩行程需要调整3次,1倍寿命疲劳试验则高达45 000次。另外压缩行程的调整也导致起落架加载力线的偏转。为了确保试验高效、连续运行及载荷准确施加,提出起落架疲劳试验缓冲支柱行程自动调节及载荷同步随动施加技术,通过缓冲器压缩量自动调节技术实现了支柱行程自动调节,通过基于电动缸系统的随动加载技术实现了载荷随动施加,试验过程中缓冲器支柱行程自动调节与载荷随动施加时时对应,并通过试验验证了新方法的可行性、有效性和实用性。此方法具有一定的工程应用价值,并在多类重点型号试验中得到了应用。

联合收割机脱粒滚筒的双闭环负荷控制

为提高联合收割机系统的控制性能,保证收割机系统始终工作在合理的负荷范围内,提出一种采用脱粒滚筒的负载转矩来反映滚筒负荷的设计思想,并采用一种双闭环负荷控制系统,分别利用滚筒转速闭环和滚筒转矩闭环对脱粒滚筒进行控制;针对割台后传送带存在的时滞问题,提出传动系统中传送带的动力由联合收割机行走机构传递,使得传送带这一延迟环节近似为增益为1的比例环节;分析了脱粒滚筒负荷与喂入量的关系,建立了脱粒滚筒负荷系统模型。在此基础上建立了脱粒滚筒模糊PID双闭环负荷控制系统。仿真结果表明,该控制系统有效可行。