关键词： 《液压传动与气动》课程   教学资源库   建设  

摘要： 随着信息技术时代的飞速发展，使用资源库团队进行知识管理和应用已成为一个重要的发展方向。如何适当地利用资源库资源进行内部设计和技术创新是一个重要课题，这需要我们不断综合和改进应用程序和相关的资源库。课程教学资源库建设的探讨设计需要具有更好的设计和更好的创新性能。本研究以《液压传动与气动》方向的资源库控件的设计方向和内容为起点，以苏州大专电气工程专业学生的创新能力和创新技能为出发点，进一步提出了开发3D教材的思路，并进行了有关实施项目过程和更改教学方法的具体说明。

关键词： 仿真教学法   液压传动   中职学校   教学改革  

摘要： 在新时代背景下,职业教育的重要地位和作用越来越凸显。《液压传动技术》作为机电类专业学生必修的一门专业基础课程,其教学一直是中职学校机电类专业教学的难点。随着计算机仿真技术的发展,利用专业仿真软件能实现在计算机上模拟液压传动的执行过程与控制分析。为了提升中职学校本课程的教学质量,本研究将仿真技术与实际教学结合起来,将仿真教学法应用于教学实践,探索本课程教学方法改革,引导学生自主探究学习,提高教学效果。本研究主要以贵州某中职学校机电系的学生为研究对象,运用访谈法、问卷法对中职学生的学习现状进行了相关调查,并且在对国内外文献进行分析研究的基础上,结合中职学生的理论知识基础实际,确定以AMESim仿真软件作为教学平台,对部分典型案例进行了详细的仿真教学设计,继而开展了教学实验研究。教学实验是以该学校机电系2018级工业机器人1班为实验班,机器人2班为对照班,两个班级的人数相近,且为同一年级学生,知识基础大致一致。在进行了一学期的对照教学实验后采用调查问卷与试卷测验,对学生的学习兴趣、学习态度、学习能力、理论成绩变化进行了分析对比,验证了仿真教学法的应用效果。研究结果表明,将仿真教学法引入中职《液压传动技术》的教学中是合理而有效的,它能够激发学生的学习兴趣,端正学生的学习态度,提高学生学习积极性,培养学生的各项学习能力等,为仿真法应用于其他专业课程的教学中提供了参考与借鉴。同时,实验结果也表明,仿真教学法对提升学生的理论学习成绩作用不显著。因此,关于仿真教学法的研究还有待深入与拓展。

关键词： 自适应鲁棒指令滤波控制(ARCFC)   电动静液作动器(EHA)   饱和控制   约束控制   液压系统  

摘要： 电动静液作动器(EHA)作为一种闭式泵控液压伺服系统,以其功率重量比大、响应频率高、热量损失低、机械结构紧凑等诸多优点,广泛应用于航空航天、机器人、汽车悬架等机械电子系统。但是,EHA与传统液压系统一样存在着非线性特性和建模不确定性问题。就液压非线性控制而言存在着如下问题:(1)系统在线计算负担大,经典反步控制在液压控制中需要多次求导,不适合工业使用。(2)泵控EHA的输入饱和问题,尚未进行系统研究。(3)模型不确定性经常会导致跟踪误差出现有害的抖动、超调及零偏等现象。EHA系统在航空航天领域中尽可能减少传感器数量,避免传感器重噪声的情况下,提高跟踪质量和动态响应。 自适应鲁棒控制(ARC)可以解决常规阀控液压系统的非线性特性和建模不确定性阻碍。但是,其传统的反步控制技术存在多次求导的“复杂性爆炸”问题。较重的在线计算负担使得该方法在实际应用中受到限制。指令滤波控制(CFC)是一种改进的反步控制技术。其在反步迭代控制器解耦设计上更加方便,并且消除了指令信号的求导计算,从而克服了传统反步技术存在的多次求导问题。ARC与CFC技术的结合为液压伺服高精度控制提供了一种新的方法。 本论文提出了自适应鲁棒指令滤波控制(ARCFC)方法,建立了 ARCFC方法的数学模型,并结合EHA系统的特点进行高精度控制研究。自适应鲁棒指令滤波控制方法结合了自适应鲁棒控制技术处理非线性特性和建模不确定性的强大能力,以及指令滤波控制技术在简化设计结构和轻量计算方面的优势。EHA系统具有泵控闭式回路的特点,结构简单,高效节能。本文主要研究内容和创新性如下: (1)针对液压系统经典反步控制技术中存在的在线计算负担重的问题,将CFC方法结合自抗扰控制技术(ADRC)进行泵控EHA位置跟踪控制设计。所得的控制算法不仅保证了跟踪误差及良好的稳定性,同时使得闭环系统所有信号有界。经过仿真证明了算法的有效性,与传统的ADRC算法相比控制器结构简单,只需一阶导数即可完成反步计算,该方法更加适合工业应用。 (2)由于物理结构的限制,输入饱和控制一直是控制理论研究的热点。CFC最早为解决航空器的输入约束控制而提出。但是面对泵控EHA这样的高阶系统,CFC对于每一步虚拟控制量均进行约束的方法过于复杂。本文提出一种基于Nussbaum函数结合ARCFC控制技术的抗饱和控制设计方法。该方法采用双曲正切函数近似控制输入信号,使用Nussbaum函数补偿近似饱和函数,从而具有一定的抗饱和能力。通过实验证明了该方法抗饱和能力的有效性。 (3)在已有的液压控制研究中,模型的不确定性使得控制系统经常出现跟踪误差有害的抖动、超调及零偏差等现象。一般采用全状态约束或输出约束来保证系统的动态响应,提高跟踪精度。但是在采用BLF函数的输出约束及CFC控制方法的结合过程中又容易出现有害的输入信号峰值现象。此外,在实际应用中,受到体积质量限制,传感器的安装种类及数量受到限制,尽可能少的使用传感数据成为迫切需求。针对上述问题本文提出了基于输出反馈的输入输出约束自适应鲁棒指令滤波控制方法(IOCCFC),解决了此类问题。并在泵控EHA系统仿真中取得了良好的实验效果。

关键词： 燃气助力装置   起竖系统   导弹发射   模型预测控制   液压系统  

摘要： 导弹发射车是导弹机动发射的重要载体,为适应现代战争提高导弹快速响应能力和发射精度需要减少发射前的准备时间,而起竖过程快慢成为了导弹能否先发制人抢夺战场主动权的关键问题。本文以基于多级缸的重载导弹起竖系统为研究对象,以快速起竖和减小振动为优化目标,提出了燃气助力装置作为辅助能源的一种优化燃气液压混合驱动起竖系统,通过燃气发生器的瞬时大功率输出特性将燃气能量转换为液压为导弹起竖的初始阶段提供能量。起竖到达一定角度后切换至液压驱动,采用模型预测控制算法对阀控多级缸的起竖速度进行控制以达到减小换级冲击和导弹起竖行程的精确控制。本文的研究首先对起竖系统进行总体方案设计包括燃气产生与转换系统、液压控制系统和多级缸驱动系统。依需求选择燃气发生器药柱形式和成分,并对多级缸缓冲结构和液压控制系统进行设计。根据所建立的系统建立理论模型为后续的仿真分析做理论准备。通过AMEsim搭建多级缸起竖系统仿真模型,在Simulink中建立燃气助力系统和控制系统仿真模型,建立双平台接口实现起竖系统的AMEsim与Simulink联合仿真。改变燃气发生器药柱形式、中间转换缸面积比等参数探索燃气助力装置最优结构,在液压驱动阶段分析控制算法对起竖速度控制效果。研究燃气和液压驱动阶段多级缸换级冲击的不同机理,验证换级缓冲结构对振动抑制的有效性。仿真结果表明燃气助力的方式可大幅提升起竖系统初始阶段动能,模型预测控制算法和多级缸级间缓冲结构均可有效减小起竖过程的振动加速度,较好满足系统各项设计指标。同时,通过仿真对燃气助力起竖装置的研究也为实际工程提供了定量的参考依据。

关键词： FluidSIM   装载机   液压系统  

摘要： 本文选择某款型号的装载机作为研究目标,通过对装载机的液压系统进行分析,明确液压系统的组成,同时进行相应的设计计算,建立液压系统.利用Fluid SIM软件进行仿真分析,实现显示与回路控制等功能,对液压系统中的主要部件进行分析,最终对设计的正确性进行验证.

关键词： 液压系统   矿用自卸车   AMESim   仿真分析  

摘要： 矿用自卸车是煤矿正常生产中的重要运输设备,其工作的可靠性决定着煤矿生产的效率。液压系统是矿用自卸车上的重要组成部分,其控制着车辆的转向、举升以及制动等功能,其性能优劣直接影响着矿用自卸车使用性能和安全性。因此,对于矿用自卸车液压系统的设计与性能分析一直是研究重点。本文以WCJ10E型矿用自卸车作为研究对象,设计其液压系统方案并对其性能进行研究分析。通过对部分矿井需求以及车辆的使用条件等进行调研分析,提出了与该矿用自卸车相匹配的液压系统方案,并详细阐述了该系统的工作原理;计算了液压系统中主要元件的相关参数并依据结果对元件进行选型;利用AMESim平台搭建了液压系统中优先阀、转向器、充液阀以及液压缸等重要元件的HCD仿真模型以及WCJ10E型矿用自卸车液压系统的仿真模型;分别在线性负载转向工况、阶跃负载转向工况、满载举升工况、空载举升工况、缓踩制动工况以及点踩制动工况下对其液压系统模型进行了仿真研究,仿真结果表明,本文所提出WCJ10E型矿用自卸车液压系统满足设计要求,总体性能良好,方案合理可行。对WCJ10E型矿用自卸车液压系统的仿真研究,在后续对其改进优化过程中,为研究人员提供了理论依据,并对扩展矿用车辆各种规格及功能以满足煤矿需求有着现实意义。

关键词： 沥青路面铣刨机   找平系统   液压系统   动态特性  

摘要： 沥青路面铣刨机工作效率高、施工简单,铣削深度易于控制,可操作性也好,在沥青路面养护工程中应用广泛。铣刨机找平液压系统工作特性对找平系统的性能影响显著。为了找平系统的性能,本文对铣刨机找平液压系统的动态特性进行了研究。研究了沥青路面铣刨机的找平控制原理,对比分析了沥青路面铣刨机侧滑板找平、超声波传感器找平和激光传感器找平系统的特点,分析了铣刨机找平液压系统的液压缸转场时和作业时的速度不同,分析了采用不同调速形式的找平液压系统速度负载特性,研究了找平液压系统方案,完成了液压元件参数的计算与选型。推导了阀控液压缸的滑阀流量方程、液压缸流量连续方程以及液压缸和负载的力平衡方程。建立了铣刨机找平液压系统的仿真模型,在Simulink/Simscape中对液压系统动态特性进行建模仿真,并采用设计参数铣刨机自动找平系统运动特性进行了装机试验。结果表明:找平液压系统对斜坡信号、阶跃信号和正弦信号具有较好的响应,但存在一定时间延时;对铣刨机作业过程中低频的路面不平整度变化具有较好的找平效果,能够提高侧滑板找平方法中无差别控制情况下找平的平整度;验证了铣刨机找平液压系统的液压缸在转场时和作业时需要的运动速度值差异性设置的合理性。验证了本文设计液压系统方案和液压系统参数设置的合理性。

关键词： 泵控马达系统   压力拍振   变分模态分解   特征提取   工程应用  

摘要： 随着现代工业技术的不断提高,高速、高压、节能以及可靠已经成为液压系统的发展趋势,是变转速泵控马达系统设计与研究的目标。在液压系统的实际工作中,由于液压泵自身结构特性,自液压泵出口开始输出的压力与流量就并非绝对稳定,而是以一定的振荡输出。油液流经液压马达时,由于柱塞马达的工作特性和结构参数,也同样会产生压力脉动。在一定的压力与转速条件下,如果设计参数不合适,泵的脉动频率与马达的脉动频率相接近时,系统会发生强烈的压力拍振现象。液压系统发生压力拍振现象时,一方面可以增强油液压力的破坏性以及动态信息传递的非平稳性,另一方面在被调制的压力信号中又蕴含了丰富的液压系统运行状态信息。因此开展对于液压系统压力拍振机理及其信号特征的精确提取研究具有重要的理论意义和工程应用价值。本文针对变转速泵控马达液压系统,在对系统中压力拍振产生机理进行理论分析的基础上,利用变分模态分解(VMD)方法对拍振压力信号进行了特征的准确提取,为研究变转速、变负载工况下拍振的作用规律及应用方法研究提供了技术支持。本文完成的主要研究工作如下:(1)建立泵控马达液压系统压力拍振的数学模型,通过理论分析其产生的条件:柱塞泵的压力与柱塞马达的脉动频率接近。合成新的压力最大值为泵与马达压力脉动幅值之和,频率为泵与马达压力脉动频率之差。(2)基于AMEsim软件搭建泵控马达闭式液压系统的仿真模型,并通过机电液一体化试验平台验证所建模型的有效性与准确性。(3)结果表明:随着转速的升高,液压系统压力拍振幅值增大,周期减小;随着系统压力的增大,液压系统压力拍振周期不变,幅值增大。液压系统压力拍振的剧烈程度与管路长度、管路直径负相关,与液压油温度、液压油含气量正相关。(4)压力拍振信号可视为泵与马达压力脉动信号的增益信号,蕴含了丰富的液压系统运行状态信息,但由于液压系统压力拍振信号是时变非平稳信号,传统时频分析方法有一定局限性。因此,本文基于变分模态分解的泵控马达液压系统压力拍振信号特征提取方法,准确从复杂压力信号中分离出拍振分量,为后续的实验研究提供方法支持。(5)基于所搭建的泵控马达闭式液压系统仿真模型与机电液一体化试验平台,对系统压力拍振的工程应用进行研究,结果表明:液压系统压力拍振的频率能够简化泵控马达液压系统阻尼比的计算;压力拍振对于柱塞磨损等液压系统常见故障的故障特征有明显的放大作用,能够为液压系统故障诊断手段的丰富提供参考。蓄能器对于液压系统压力拍振有着明显的减弱作用,但不能完全抑制压力拍振的产生。

关键词： 冶金机械   液压系统   污染   控制措施  

摘要： 首先分析了冶金机械液压系统污染的产生原因.想要有效降低液压系统出现故障的可能性,需要企业建立起严格的规范制度,提升对液压系统的清洁以及保养力度,从而延长设备使用寿命,这样也使机械制造企业自身的经济效益得到了有效保证.

关键词： 液压系统   异常检测   多元时间序列相似性度量   动态时间规整   集成分类  

摘要： 液压系统具有重量轻,体积小,响应速度快,功率大,精度高和抗负载刚度高等优点,它广泛应用于造船,航空航天,冶金工业,建筑机械,农业机械等许多领域。随着液压系统的快速化、大功率、高精度化发展,液压系统及其设备出现异常的几率也将随之增加,液压系统一旦发生故障将会造成重大的损失。但由于液压系统的高度非线性和复杂性,且随着液压系统自身功能和自动化生产水平的不断提高,其复杂程度也随之更高。因此对液压系统进行异常检测时,难以直接从系统内部观测,需要从液压系统传感器获得的历史数据入手,采取时间序列分析的相关方法,对液压系统进行异常检测。从而及时发现液压系统状态的异常变化并做出有效预防措施,为检测人员提供相应的科学分析。针对上述难点以及研究重点,本文工作主要包括以下内容:针对液压系统的模式异常的复杂性、不确定性,设计了半监督方式的基于多元时间序列相似性度量的液压系统异常检测算法,在特征处理方法选择上,通过对PAA和PLR方法在液压系统数据上的降维效果对比,选取PLR方法对数据进行降维特征表示,在相似性度量的方法上,提出了基于改进的DTW的距离度量方法,该方法不仅能满足不等时间长度序列距离的度量,而且在计算中将点到点的距离度量方式,转化为子线段模式间的距离计算,提高计算效率,通过在液压系统检测平台上的实验,验证了算法的可行性和有效性。针对液压系统主要构成元件冷却器、阀门、液压泵、蓄能器可能出现故障的情况,提出了一种有监督方式下的基于级联森林集成分类的液压系统异常检测算法,该方法利用人工智能领域的分类方法,将多个传感器时间序列数据转化为一个整体的特征空间,学习四种元件故障模式下的各个传感器时间序列数据特点,在单分类器的方法上进行优化,提出了基于级联森林的集成分类方法,该方法在组成上选取KNN、SVM、朴素贝叶斯作为三种基分类器,在结构上以级联森林的结构逐层分类,结合尺度空间理论,选取合适的尺度对液压系统监测数据进行分类学习,判断是否出现异常,并识别出具体的异常类型。通过液压系统检测平台上实验,验证了算法对液压系统四种故障模式检测和识别的可行性和有效性。