Control method on serial type pump-valve coordinated electro-hydraulic servo system

In order to compromise the conflicts between control accuracy and system efficiency of conventional electro-hydraulic servo systems,a novel pump-valve coordinated electro-hydraulic servo system was designed and a corresponding control strategy was proposed.The system was constituted of a pumpcontrolled part and a valve-controlled part,the pump controlled part is used to adjust the flow rate of oil source and the valve controlled part is used to complete the position tracking control of the hydraulic cylinder.Based on the system characteristics,a load flow grey prediction method was adopted in the pump controlled part to reduce the system overflow losses,and an adaptive robust control method was adopted in the valve controlled part to eliminate the effect of system nonlinearity and parametric uncertainties due to variable hydraulic parameters and system loads on the control precision.The experimental results validated that the adopted control strategy increased the system efficiency obviously with guaranteed high control accuracy.

东方汽轮机补汽阀与协调变负荷技术性研究

东方汽轮机有限公司生产的1000 MW超超临界、一次中间再热、单轴、四缸四排汽、双背压、间接空冷凝汽式汽轮机,型号为NJK1000-28/600/620;机组设计一路补汽阀,目的是通过补汽阀将主蒸汽从汽轮机高压缸的第五级进入高压缸,以便加快协调变负荷的速率。

泵阀复合式电液负载模拟器流量压力协调控制

针对地面半实物负载模拟实验存在的被测试舵机运动干扰问题,提出流量压力协调控制电液负载模拟方法,并基于泵阀复合电液负载模拟器的加载给出方案。围绕泵阀复合电液负载模拟器建立系统数学模型;基于对泵阀职能分工的思想,利用反步滑模控制器设计方法,分别为泵控闭式子系统和阀控子系统设计速度伺服和力伺服控制器。通过联合仿真,验证所提出的技术方案和控制策略的可行性及有效性。结果表明:所提流量压力协调控制电液负载模拟方法具有优良的加载性能,且对降低系统功耗有显著效果。

泵阀并联进出口独立系统特性

为结合阀控系统响应快和泵控系统能效高的优点,并减少传统四边联动阀带来的节流损失,提出一种泵阀并联进出口独立控制系统方案,应用于某6 t液压挖掘机动臂及斗杆系统。建立多学科联合仿真模型,设计泵阀协同驱动控制策略,研究了阀控单元与泵控单元输出功率比对系统特性的影响,并应用泵控单元消除了多执行器载荷差异带来的节流损失,对比分析传统进出口独立控制系统与所提系统的运行特性和能耗特性。仿真结果表明,增大阀控单元输出功率占比,可提高系统动态响应;增大泵控单元输出功率占比,可有效减少系统能耗。与传统进出口独立控制系统相比,该系统可减小节流损失90%,降低系统能耗41%,并改善重载执行器响应滞后现象。

并联旁路阀的泵控缸电液系统设计与协同控制

泵控差动缸直驱技术是电液系统的主要发展趋势之一,其具有无节流损失、节能、成本低、可靠性高等优势,但存在流量不平衡、低速平稳性差、控制模式单一等问题。针对以上问题,提出了一种并联旁路阀的泵控差动缸电液控制系统,开展了泵阀协同控制策略研究。介绍了系统的结构,阐明了系统在多种模式下的工作原理;基于AMESim搭建了系统的仿真模型,建立了变速泵和旁路阀协同工作机制,根据调速曲线对泵和阀进行权重分配,以提高变速泵控直驱系统的低速稳定性。结果表明:通过泵阀协同控制,并联旁路阀的泵控差动缸系统能够在多种工作模式下工作,具有良好的工况适应性和低速稳定性,可实现液压缸的平稳快速启停和精确位置控制。

具有压差-位移检测装置的多路阀特性研究

相较负载敏感系统,采用泵阀协同压力流量复合控制系统时流量控制更加精准,系统压损更小。但采用压力传感器检测阀口前后压差、实时调节阀口开度来实现流量精准调节,当阀口压力高频波动时会引起阀芯振荡,从而导致压力冲击和流量不稳定。针对这种情况,提出一种提高系统阻尼比的压差-位移检测装置,实现在压力高频波动时抑制阀芯振荡以提高系统稳定性。利用AMESim软件建立电子压力补偿的控制系统模型并验证;建立具有该装置的控制系统仿真模型,通过仿真研究该装置对系统特性的影响。结果表明:该装置中的弹簧刚度、黏性阻尼系数、活塞质量对系统特性的影响依次减小;当负载频率小于50 Hz时,不采用压差-位移检测装置可以保证流量的稳定以及准确;当负载频率为50~80 Hz时,采用压差-位移检测装置的输出流量的波动减小了15%~30%;主阀芯的振荡减小了约85%。

基于自抗扰控制技术的起重机位置控制系统研究

在起重机的起吊工作过程中,由于起吊重物的摆动、变幅臂弹性变形等因素引起的未知负载干扰,会导致起重机的位置控制系统稳定性降低。针对这一问题,提出了一种基于自抗扰控制算法的泵阀协同位置控制系统。首先,介绍了液压起重机泵阀协同位置控制系统的组成和原理,建立了系统的数学模型,提出了变幅机构的位置控制策略和具体的控制方法,并设计了一种自抗扰控制器;然后,建立了起重机变幅系统位置控制系统的元件仿真模型,并进行了元件试验,对仿真模型的准确性进行了验证;最后,建立了AMESim和MATLAB联合仿真模型,对自抗扰控制器的位置控制性能和系统稳定性进行了研究。研究结果表明:与传统的PID控制器相比,所设计的自抗扰控制器(基于自抗扰控制算法的泵阀协同位置控制系统)对S型曲线位置跟踪误差减小了1.2 mm;同时,所设计的自抗扰控制器比传统的PID控制器具有更高的稳定性。

某飞机起落架及护板同时收上故障分析及改进

针对某飞机起落架及护板同时收上的故障现象,建立故障树进行故障的分析与定位,并提出改进措施。分析表明:该故障的主要原因为收放过程调试协调活门活塞压缩行程偏大,以及产品内部弹簧与止动器之间间隙偏大且无定位装置,产品长期工作后使弹簧产生偏斜无法顶压钢球与衬套保持同心,导致密封失效,最终使护板提前收起。针对此故障,提出了三项改进措施。

1000MW机组协调控制系统优化研究与应用

针对某1000 MW机组协调控制系统存在的问题,分析了制约机组协调控制系统调节品质的主要原因。提出一种主蒸汽压力设定值在一定裕度内与实际主蒸汽压力随动的策略,同时结合燃料和给水前馈修正、水燃比控制策略修改、给水泵汽轮机转速控制PID参数和阀门流量曲线优化等手段对该机组协调控制系统进行优化,并通过负荷变动试验对优化后机组的调节品质、负荷响应速率进行分析。结果表明:该机组控制系统优化后参数稳定,具有较好的动态控制品质,能够满足机组安全、稳定、经济运行的要求。

汽轮发电机励磁与汽门协调无源性控制

论文利用协调无源性方法,对汽轮同步发电机系统进行励磁控制和汽门调节,达到功角和输出电压的稳定性.文中采用四阶双输入模型,由backstepping方法得到汽门控制输入,再用协调无源性设计励磁控制部分,使得整个系统达到反馈无源,保证了系统的渐近稳定性。由于在控制器的设计中,未用到任何线性化方法,因而所得控制器充分利用了系统的非线性特性。通过仿真,证实了设计思想的正确性与控制方法的有效性。

泵阀协调控制电动静液作动器方案分析

针对典型的EHA(Electro-Hydrostatic Actuator)系统存在的频响较低的问题,为了兼顾作动系统的效率和频响,将控制阀引入了EHA系统,提出了3种泵阀协调控制的EHA方案,分别是:采用EHSV(Electro-Hydraulic Servo Valve)的EHA系统,采用DDV(DirectDrive Valve)的EHA系统以及采用TPCV(Total Pressure Control Valve)的EHA系统.阐述了这3种方案的系统组成及工作原理,采用AMESim对这3种方案及典型的EHA进行了仿真对比分析.从仿真结果可以看出:泵阀协调控制的EHA系统可以大大提高系统的频响,同时还具有较高的效率.作为3种过渡方案,将对目前机载电动静液作动系统的研制具有实际指导意义.

车辆运动模拟6自由度平台的协同控制研究

对车辆运动模拟6自由度平台进行研究。对四通阀控制液压缸伺服系统进行了理论分析和试验研究,讨论了有负载时,液压缸正反向运动速度一致和换向瞬间不产生压力跃变这两种情况下,非对称伺服阀各阀口面积梯度的关系。推导出空载时,使阀控非对称缸系统正反向运动速度一致且换向瞬间不产生压力跃变的非对称伺服阀各阀口的面积梯度的关系式。在此基础上,研究6个液压缸伺服系统协同控制,实现了车辆的运动模拟。实际运行结果表明:该平台运动平稳,各自由度协同控制性能良好,完全满足了车辆各种运动模拟要求。

泵阀双源协同驱动非对称液压缸系统特性

阀控液压系统动态响应快、功率密度大,但存在较大节流损失,无法解决多执行器系统载荷差异带来的节流损失;泵控非对称液压缸系统消除了节流损失,但需进行流量补偿,同时泵控多执行器系统装机功率和成本过高。针对上述问题,提出一种泵阀双源协同驱动非对称液压缸系统,并将其应用于某大型液压挖掘机斗杆系统。首先在SimulationX中构建了机电液联合仿真模型,通过与斗杆空载试验结果对比,验证了模型的准确性,然后设计了系统控制策略,最后通过仿真分析了不同控制系统斗杆运行特性和能耗特性。仿真结果表明,与电液流量匹配控制系统相比,该系统改善了斗杆运行平稳性,同时降低系统能耗达63.3%,并具备能量回收的潜力。

同等方式的比例同步控制系统设计

针对现有的双液压缸比例阀液压同步实验系统控制回路单一且大多基于主从方式进行随动控制以及两液压缸运动过程中回路相互影响降低同步精度的现状,进行了基于最新的电液比例技术的双液压缸同等方式控制同步方案整体详细设计,系统可在比例调速阀同步回路和比例换向阀同步回路之间快速切换,且双缸在液压回路和控制模式两方面实现独立。完成了同步系统运行参数的计算、元器件的选型,设计了专门的液压源和负载加载系统以及同步控制电气回路。

直流调制策略改善交直流混联系统的频率稳定性研究

为了抑制交直流混联系统的负荷突变而引起交流系统的频率振荡,提出变结构的直流功率调制和快速汽门最优控制的协调控制策略。首先建立交直流系统的简化模型,通过交叠分解的方法将模型分解为2个独立的子系统,对子系统采用直流功率的变结构控制,切换函数采用最优控制设计。该控制策略实现简单,能显著减少频率偏差的首摆峰值,但稳态误差较大。因此采用发电机的快速汽门最优控制来协调控制频率,采用线性最优理论设计快速汽门综合控制器。对采用这2种控制器的输电系统,在负荷发生扰动的情况下进行仿真。结果表明,变结构的直流调制在扰动发生的初期能显著抑制频率振荡,汽轮发电机的调速器与直流功率调制器相结合,减少了稳态误差。

旋转切割与推进自动协调液压锚杆钻机性能分析

采用旋转切割液压马达与推进液压缸并联的油路连接方式 ,用减压阀控制最大推进力并自动协调液压马达转速和液压缸的进给速度 ,使旋转切割和推进速度具有较大的速度刚度 ,避免了现有液压锚杆钻机支腿采用旁路节流调速回路 ,支腿速度刚度差的缺点 。

应对特高压直流阀组相继故障的跨区交直流协调控制方法

特高压直流控制保护的最小单位由极控制保护变为阀组控制保护,有可能发生阀组相继闭锁故障,而传统交直流协调控制方法针对直流紧急功率1 s内仅能进行1次,无法多次动作,直流快速功率支援能力不能充分发挥。应对特高压直流换流器短时相继故障,提出延时调制直流的交直流协调控制方法,通过优化直流功率紧急控制时机,充分发挥了直流对切负荷措施的替代作用,解决了因直流功率调整功能约束导致切负荷量过大的问题。该方法已应用于华中电网跨区交直流协调控制系统。

基于VBE配合的晶闸管阀功能测试系统的研制及实现

晶闸管阀广泛应用在常规直流输电、SVC、直流融冰等工程中,其性能的好坏是工程正常运行的关键。晶闸管阀安装完成后、系统调试前,以及更换晶闸管级元部件后,必须进行功能试验,对晶闸管级在各种工况下的电压、电流及回报光信号进行采集检测,判断各项功能和性能是否正常。在以往工程现场进行测试时,为实现晶闸管级的触发,需将已经插好的正常运行触发/回报光纤拔掉,换上和测试仪相连的测试光纤,测试完成后再插回原来的光纤,反复的插拔操作可能造成光路耦合度的改变和光纤及光器件的污染和损伤,且重新插入后无法确定其功能是否正常,影响设备可靠性。因此有必要设计研制一种用于工程现场的晶闸管阀功能测试系统,在不移动任何工程光纤的前提下,对晶闸管级的阻抗、触发、保护、耐压等进行全面测试,确保在投入运行前排除故障。文中基于测试仪及VBE的功能和时序配合,将测试仪、晶闸管阀、VBE组成一整套功能测试系统,该测试系统测试时仅需将测试仪的电气连接线连接到晶闸管级两端,便可实现对电气量和光信号的全面检测,简单高效可靠。

遥控微耕机设计与试验

微耕机体积小、质量轻,多用于丘陵山地,但其操作要求人跟机具共同行走,操作人员劳动强度大。为此,设计了一种适宜水田耕作的遥控微耕机,采用STC608AD单片机为核心控制器,利用气动阀门工作原理控制离合器,实现遥控作业。田间试验结果表明:在距离机具100m的范围内遥控机具,可以完成直线行驶、自动转向和田间原地掉头等作业,操作平稳,耕后地表平整,满足耕作要求。南方双季稻区丘陵多、地块小,遥控微耕机不需要人直接操作机具,提高了操作安全性,在该地区有着广阔的市场前景和应用价值。