数字孪生下的液压缸机械运行位置自动控制

液压缸机械系统非线性特征复杂,机械运行行为特征不明确,位置控制结果存在偏差,对此,该文提出数字孪生下的液压缸机械运行位置自动控制方法。连续检测液压缸机械系统运行状态,构建非线性状态方程,对比实际测量数据与输出数据的差异,选取RBF核函数与支持向量机,机械运行位置变化量,描述机械运行行为特征,建立位置控制目标函数,将最高适应度值对应的位置点自动更新为副本位置点,引入猫群算法求解目标函数,对位置控制目标函数的全局最优解展开更新,实现液压缸机械运行位置自动控制。实验结果表明,所提方法应用后,位移检测曲线与实际位移曲线之间的偏差较小,且在恒负载工况下和变负载工况下,位移稳态误差均较小,说明其机械运行位置自动控制结果精度高、控制效率高、控制精度高。

基于IGWO-BP-PID的管廊吊具液压缸同步控制研究

综合管廊吊装吨位重且存在偏载起吊的不利工况,易发生危险事故。为保证管廊节段偏载吊装工况下的安全稳定性,提高吊具液压缸组的同步控制精度,提出IGWO-BP-PID与状态差值反馈同步控制策略。通过分析专用吊具结构及液压原理,将液压缸按纵向分为2组。通过在GWO中对灰狼位置进行更新,实现IGWO对BP-PID参数的优化。采用3种控制器进行系统控制分析,验证IGWO-BP-PID的控制效果。最后,采用IGWO-BP-PID与状态差值反馈相结合的同步控制策略,对吊具液压缸组进行AMESim/Simulink联合仿真,并与试验数据进行对比分析。研究结果表明:IGWO-BP-PID控制器无超调量、具有更好的控制效果;相比于常规PID控制,该方法缩短了液压缸组震荡调节时间,同步控制精度更高;试验验证了管廊吊具同步控制策略的有效性,满足工程施工要求。

大型圆筒阀的安装及其同步控制方式

近些年在水轮发电机组中随着单机容量越来越大,成熟的主阀如球阀和蝶阀,由于成本高、土建开挖量大、不适于大尺寸引水管使用等原因,需发展另一种实用的主阀--圆筒阀就产生了。筒阀主要是布置在水轮发电机组活动导叶与座环固定导叶之间的一个过流部件,只处于全开或全关位置状态,不作流量调节使用。其安装和运行质量将直接影响发电机组的稳定运行,筒阀的同步控制质量更直接关系机组的安全可靠。

摆式波浪能发电数字控制式液压缸组研究

提出可用于摆式波浪能转换装置的数字控制式液压缸组方案并介绍其工作原理。在建立数学模型的基础上进行AMESim和Matlab联合仿真分析,验证数字控制式液压缸组可进行压力调节,并且能够提高摆式波浪能转换装置的能量捕获效率的作用,该文完成了数字控制式液压缸组样机及测试系统的设计搭建并进行样机试验,试验结果可验证数字控制式液压缸组的可行性及仿真结论。

新型数字液压2自由度摇摆台建模与试验研究

摇摆台广泛用于模拟舰船、车辆的运动姿态,在车船设备测试、驾驶模拟器等国防与民用领域都有重要的应用价值。基于此,针对自行研制的模拟海洋环境的2自由度液压运动平台,介绍增量式步进电动机、四边滑阀、非对称液压缸、摇摆台架、同步反馈机构等构成的近似开环控制的系统结构和工作原理,建立其运动学和动力学方程,并通过状态方程描述阀控非对称液压缸换向时的跳变特性。在Matlab/Simulink中构建系统的非线性控制模型框图,将仿真与试验结果进行对比分析,表明了该数字液压摇摆台的可行性。

数字缸伺服系统的自适应鲁棒滑模控制

针对存在参数不确定性、复杂非线性等特点的数字缸伺服系统,提出了自适应滑模鲁棒控制方法,在Lyapunov稳定性分析的基础上,给出了参数自适应律,设计了相应的控制器,并通过MATLAB对系统特性进行仿真分析。仿真结果表明,该控制算法改善了系统控制性能,具有较好的跟踪响应和较强的鲁棒性以及工程实用性。

基于数字液压缸组的波浪能装置压力匹配

为了解决分布式波浪能装置液压传动系统中不同支路液压油汇集时的压力不均衡问题,提出新型的数字液压缸组以替代常规的液压缸.该液压缸组由多个面积不同的液压缸组成,由高速开关阀控制液压缸组切入传动系统的液压缸数目,这意味着可以控制不同液压支路的压力以实现不同支路之间的压力匹配.通过建模仿真和半物理试验表明,与基于传统的液压缸的分布式波浪能装置相比,基于数字液压缸组的分布式波浪能装置能够有效减少在不同波浪载荷作用下的不同液压支路的压力不平衡,系统中不同浮力摆均能够吸收波浪能对外做功,驱动液压马达稳定持续运行.

数字液压缸刚度特性分析及AMESim模拟

刚度特性是衡量数字液压缸性能的重要指标之一,对控制精度有很大影响。在推导数字液压缸的刚度数学表达式基础上,分析了刚度的频率特性。建立包含滚珠丝杠和反馈螺母的内部间接反馈数字液压缸的AMESim模型并进行了仿真研究。揭示了面积梯度、反馈螺母导程、供油压力、中位开口量对数字液压缸刚度特性的影响规律。

机电液集成控制的数字液压缸研究

提出一种新型数字液压缸系统,它将油缸、控制阀组和反馈机构集于一体,以高速开关阀作为逻辑锥阀的先导阀,由滚珠丝杠组和编码器构成的反馈机构实时反馈活塞的位移和速度,通过控制器产生PWM信号控制高速开关阀的输出,对锥阀输出流量比例调节,从而实现液压缸活塞位移和速度的数字控制。

电液步进油缸特性的理论分析及试验研究

针对在高炉和连铸机等重工业恶劣工况下,采用传统液压伺服系统,抗油液污染能力低、可靠性差等问题,依据直接位移反馈闭环控制原理,结合数字化控制方式,开发了步进式电液控制液压缸。阐述了电液步进缸的工作机理,并对其进行数学建模和理论分析,建立了系统传递函数方框图。在试验台上对电液步进缸的内泄漏流量、十脉冲精度、一步精度、重复位置精度和频率响应等静动态性能进行测试,结果表明,电液步进缸在开环状态下也具有较高的控制精度和响应速度,可靠性高、抗油液污染能力强。

数字缸伺服系统线性二次型最优控制仿真研究

根据数字缸伺服系统的框图结构,建立了系统的状态空间方程数学模型;利用线性二次型最优控制理论,给出相应控制算法,设计了系统最优控制器,并通过MATLAB对系统特性进行仿真分析;对于采用最优控制算法前后的系统分别进行了阶跃响应和频率响应仿真分析,以验证该算法对系统动态特性的影响,同时又探讨了最优控制器中的加权矩阵对系统稳定性的影响。仿真结果表明,最优控制算法改善了系统动态品质,实现简单,且控制精度高,工程实用性强。

数字式6-DOF运动平台控制系统设计

针对电液伺服控制的六自由度(6-DOF)运动平台普遍存在的问题,研制了全新的数字式6-DOF运动平台。该平台采用新型数字液压缸,其控制不需外部A/D、D/A转换,同时减少了大量的液压伺服参数调节装置,对控制者来说完全是一种开环控制。利用系统简单的特点,将平台控制系统集成为工作站,并在VC++编程环境中完成控制软件开发,且综合运用了多媒体定时器、普通定时器以及多线程编程技术,实现了平台控制的多任务调度。利用该技术研制出潜艇操纵模拟器,其液压油精度等级仅需18/15(ISO4406),且结构更简洁、调试维护更方便,达到了可靠运行的目的。

电液比例数控集成缸研究

本文研究了电液比例数控集成缸,阐述了它的结构及工作原理,提出了比例集成缸用数字控制器的软、硬件结构,进而对电液比例数控集成缸用于位置控制、速度控制,压力控制和位置(速度)——压力适应复合控制进行了分析和实验研究,获得了满意的控制特性。

基于MATLAB/Simulink的数字缸模糊PID复合控制研究

设计了模糊PID(Proportion Integration Differentiation)控制器,在给定参数下利用MATLAB/Simulink对数字缸系统性能进行仿真分析,得到了不同输入信号下系统的响应特性。仿真结果表明:采用模糊PID控制比普通PID控制改善了数字缸系统动态性能,减小了超调量,提高了响应速度。

某风洞半柔壁喷管电液伺服系统设计

在跨超声速风洞中,喷管是保证试验段获得设计马赫数均匀气流的重要部件。与固块喷管相比,柔壁喷管可在执行机构驱动下连续调节型面,不仅可以缩短不同型面之间的调整时间,还可以在风洞运行中开展连续变马赫数试验。该文分析比较了柔壁喷管型面执行机构不同驱动方式的特点,针对国内首套全伺服液压缸驱动的半柔壁喷管,开展了液压伺服系统和电气控制系统设计,包括液压动力元件配置、恒压油源设计、电气控制系统方案。采用非对称阀控非对称缸技术、同步并联远程恒压供油技术、基于带轴控制器的数字伺服比例阀的分布式控制技术,以满足多液压轴柔壁喷管控制系统的需要。

液压缸同步回路的设计与应用

该文介绍了液压传动中比较常见而且实用的一种技术-多缸同步动作,包括用同步阀同步的回路,用调速阀同步的回路,用液压缸串联实现同步的回路,用同步马达实现同步的回路,采用数字油缸实现同步运动等。

基于低通滤波器的数字缸伺服系统滑模控制

为了满足数字缸伺服系统高性能的控制要求,提出了一种基于低通滤波器滑模控制方法;在Lyapunov稳定性分析基础上,给出了参数自适应律,设计了相应的控制器;最后通过MATLAB对系统特性进行仿真分析。仿真结果表明,该方法既能满足系统的快速跟踪性能,又能有效抑制滑模控制中存在的抖振问题。

具有输入饱和的数字液压缸非线性鲁棒位置跟踪控制

针对不确定参数及输入饱和的情况,为数字液压缸位置跟踪控制系统设计了一个非线性控制器和补偿器。首先,建立了数字液压缸位置跟踪系统的非线性模型;然后,构造了一个李雅普诺夫函数及非线性控制器,将非线性控制器的设计问题转化为线性矩阵不等式的求解问题,在此基础上设计了抗饱和补偿器;最后,进行了仿真验证,结果表明:所设计的控制器及抗饱和补偿器使系统具有较好的鲁棒稳定性及动态特性。

基于PCI的多缸液压伺服控制系统的设计

分析了多缸液压机工艺特征要求和其控制方法,提出了基于PCI的多缸液压伺服控制系统。并对系统相关软硬件及其上位机监控界面进行了详细设计和分析。可实现对液压机位置、速度和液压缸内压力的实时监测,以及对伺服阀的控制。进而实现了对滑块任意速率和运行曲线的控制。该设计可为多缸液压伺服控制系统设计提供较好的参考。

基于粒子群模糊PID控制的风机盘车液压缸同步控制系统

某新型液压式风机盘车驱动缸组同步控制精度较低,为了解决这一问题,对缸组在负载力扰动作用下的同步控制策略进行了研究,提出了一种基于粒子群模糊PID控制器。首先,建立了单个驱动缸的数学模型和缸组的同步控制系统模型;其次,采用粒子群算法对模糊控制器的量化因子K_(e)、K_(ec)和比例因子K_(u)进行了迭代优化处理,并对PID控制器的3个控制参数进行了整定;然后,将两只液压缸输出位移的差值作为反馈信号,并引入误差补偿器,形成了状态差值反馈;最后,在阶跃激励信号和恒定负载扰动信号共同作用下,应用Simulink对驱动缸组的同步控制进行了仿真,并将其结果与传统PID控制器和模糊PID控制器的控制效果进行了对比分析。研究结果表明:相较于传统PID控制器与模糊PID控制器,在粒子群模糊复合PID控制下,同步系统运行稳定,无超调现象,仅存在微弱振荡;同时,系统的调节时间短,在阶跃形式扰动力影响下同步精度高,驱动缸组能够精确运动,具有很强的自适应能力。