前馈模糊PID控制的直驱双泵控三腔缸系统

针对液压挖掘机在工作过程中大量动臂势能被浪费,提出一种复合速度前馈与模糊PID控制的直驱双泵控三腔缸系统。在MATLAB/Simulink中,建立直驱泵控差动缸系统模型,通过试验验证其正确性,在该模型基础上搭建直驱泵控三腔缸系统模型,设计速度前馈模糊PID控制器,建立挖掘机动力学模型,将所提出节能系统应用于挖掘机动臂。通过仿真,对动臂在典型挖掘工况下的运行性能及能耗特性进行分析。结果表明,相比于直驱泵控差动缸系统,所提出系统峰值功率降低25.12%和节能33.11%;同时所设计控制器将位移跟踪误差控制在3%,与传统PID、速度前馈PID相比,响应速度快、超调小、位置跟踪精度更高。

超声波电机孤极反馈电压特性研究

超声波电机的性能完全依赖于其驱动控制系统。为了利用超声波电机的孤极特性,驱动系统需要对孤极进行反馈控制。针对超声波电机的孤极反馈,本文首先简要分析超声波电机的孤极电压特性,包括孤极电压的计算以及影响孤极电压的变量,并对现有超声波电机的孤极电压进行测试,然后对孤极电压反馈信号进行处理,并设计反馈控制,最后对增加反馈信号前后孤极电压的测试结果进行分析比较。实验表明,使用孤极反馈电压控制的超声波电机调速后,可以有效降低孤极电压的波动性。

基于三电平的超声波电机驱动电路调速性能研究

从超声波电机驱动电路拓扑结构出发,使用三相全桥电路构建三电平波形发生电路,得到基于三电平的超声波电机驱动电路,通过改变相关PWM驱动参数可以实现电机驱动波形的调频、调压和调相功能,进而实现电机调速。通过分析得到驱动电压、驱动频率与行波幅值之间的关系,使用半实物仿真平台对基于三电平的超声波电机驱动电路进行测试,验证空载、带载时超声波电机在调压、调频、调相的情况下转速的变化情况,从而实现基于三电平的超声波电机的调速性能测试,为电机调速打下基础。

基于改进Stribeck模型的超声波电机力矩-速度迟滞特性研究

为研究超声波电机的力矩-速度迟滞非线性,需要建立适当的数学模型对其进行分析。该文使用基于改进Stribeck模型对超声波电机迟滞特性进行建模,进而对电机输出力矩与转速之间的迟滞关系进行分析,然后通过超声波电机半实物仿真平台,对电机的力矩-速度特性进行实时测量,将改进Stribeck模型得到的迟滞曲线与试验得到的迟滞曲线进行比较,接着对改进Stribeck模型的参数(如黏滞系数和等效转动惯量等)进行整定,达到与实测迟滞曲线的最佳拟合效果,最后分析超声波电机在不同速度范围其力矩-速度的迟滞关系,尤其是低速运行时黏滞效应对迟滞参数的影响,试验结果表明改进Stribeck模型用于分析电机力矩-速度迟滞特性的有效性。

单双泵控混合分布式挖掘机液压系统性能分析

针对泵控非对称缸中存在流量不平衡问题和挖掘机(动臂、斗杆及铲斗)各液压缸的多象限工况,提出一种单双泵控混合分布式挖掘机液压系统。基于挖掘作业时工作装置的各液压缸速度-负载特性,为二象限工况的动臂设计单泵控液压单元,四象限工况的斗杆及铲斗设计双泵并联式泵控液压单元。以微型挖掘机为对象,在MATLAB/Simulink中建立多体动力学模型和液压系统模型,设计PID位置控制器,在典型挖掘工况下进行仿真分析。结果表明:单泵式的效率与双泵并联式的基本相当,但后者在负载力突变时,几乎不产生速度波动;在典型挖掘工况下,所提出的单双泵控混合分布式挖掘机液压系统的总效率为62%。

基于递归神经网络的超声波电机力矩迟滞辨识

超声波电机的输入输出变量呈现强非线性特性,其速度-力矩之间存在迟滞,且随着驱动频率和负载等因素改变,用通常的辨识难以取得满意的效果。针对超声波电机的速度-力矩迟滞,使用基于递归神经网络和李亚普诺夫稳定性的方法,可以在一定程度上反映电机的迟滞特性。整个系统使用基于半实物仿真的超声波电机测试平台,其中迟滞辨识采用递归神经网络辨识器(RNNI)。由于RNNI的参数可以在线进行调整,因此当电机输入输出参数发生变化时,通过改变RNNI的参数可以实现不同迟滞特性的辨识,同时利用李亚普诺夫稳定性方法进行RNNI的参数调整。实验结果表明,递归神经网络辨识器通过改变神经网络参数对超声波电机迟滞可以进行有效的辨识,MSE小于6×10^(-4),不同负载下辨识误差小于0.11。

行波型超声波电机的数学建模研究

使用数学公式推导法对超声波电机进行建模分析,搭建了超声波电机的简化数学模型,分别探究了不同负载、预压力和驱动电压对超声波电机机械特性的影响及超声波电机相关参数的变化对其动态特性的影响。最后通过搭建超声波电机的实验测试平台,对超声波电机的转速和机械特性进行测试对比,并分析了误差产生的原因,为超声波电机的控制器和驱动器的研制打下了基础。