关键词： 液压挖掘机   能量损耗   电控   节能  

摘要： 液压挖掘机作为一种性能良好的工程机械，在工程建设中得到了极其广泛的应用，但油耗高、效率低一直是传统液压挖掘机面临的不容忽视的问题。将液压系统元件由液控改为电控，有助于提升液压系统的工作效率。分析了挖掘机液压系统功率损失的主要形式：发动机-主泵匹配、泵阀匹配（单动作）、泵阀匹配（复合动作）、泵阀匹配（无动作），并以某小型挖掘机为对象，对其电控系统的开发提出了6种方案：1）保留所有补偿阀，补偿阀实现压力补偿；2）保留行走、动臂补偿阀及行走液控，增加传感器实现压力补偿；3）保留行走、动臂补偿阀及行走液控，预设优先级实现压力补偿；4）保留斗杆、铲斗补偿阀，现有传感器及补偿阀实现压力补偿；5）取消所有补偿阀，增加传感器实现压力补偿；6）取消所有补偿阀，预设优先级实现压力补偿。

关键词： 液压系统   串联机器人   运动控制   半实物仿真  

摘要： 相对于电驱动机器人,液压伺服驱动机器人因为具备更优秀的负载能力,在矿山、钢铁工业、煤电厂等需要大负载场景的领域有着更广阔的前景。但是由于液压机器人其液压系统呈现非线性、系统参数不固定和惯量大等特点,导致液压机器人会相较电驱动机器人的响应速度慢且高速状态下的末端定位精度较差。本文提出一种面向煤炭卸车场景的液压伺服驱动的串联机器人控制系统,实现液压机器人高精度末端跟踪,本文所完成的主要工作如下: (1)本文根据煤炭卸车场景,对该场景的实际工况进行研究,分析空载和末端加载两种情况,完成精确计算液压系统参数,实现大负载液压串联机器人的液压系统针对该场景的准确建模,并根据液压系统参数与液压模型完成液压系统的元件选型。 (2)基于D-H(Denavit-Hartenberg)法建立液压串联机器人的连杆坐标系,随后完成忽略液压缸的整机运动学推导,根据运动学推导结果,提出一种根据特定数学逻辑的映射关系,将关节角与液压缸形成关联。另外提出一种新型液压构件整体动力学的推导方式,通过拉格朗日法去求解加入液压缸后对其所属杆件影响较大的关节,并把液压缸分体等效到机器人整体构件中,从而完成一个局部三自由度的动力学,随后把液压缸从机器人整体中简化出来,再通过牛顿-欧拉法完成整体六自由度简化动力学推导,最后将两次动力学结果进行整合输出,从而完成液压机器人整机的完备动力学推导,实现含液压缸动力学输出误差降低约18%,并且完成引入模拟噪声干扰的系统参数辨识。 (3)完成液压机器人整机控制补偿算法设计和框架搭建,首先在外环引入阻抗补偿控制,提升机器人受重力和惯性力干扰的能力。根据目前控制器的实时性和稳定性,并考虑工程实用性,提出一种轻量化顺馈补偿控制,将原本五阶多项式进行降维,实现算力降低,使位置跟随误差绝对值降低约78%。引入动态刚度补偿控制,降低由外负载力引起的位置跟随精度下降,并将为提升控制系统实时性将其进行简化设计,实现相对补偿前最大位置误差绝对值减小66.7%。为进一步提升机器人的末端控制精度,引入大闭环补偿控制,实现末端闭环修正,使末端控制误差降低至毫米级,并改进变速积分解决超调问题。 (4)本文完成机器人控制系统框架的验证与部署,通过将整机算法框架移植到通用控制器上,并完成半实物仿真搭建,并验证其输出准确性。

关键词： 喷浆机器人   轨迹规划   液压系统   PID控制   移动跟踪控制  

摘要： 我国拥有着丰富的地下煤炭资源,煤炭的开采包括煤矿巷道掘进、巷道建井、巷道支护等过程,煤矿巷道支护是保障煤炭安全开采、维护劳动者生命安全的重要环节。喷浆工作是喷锚支护的重要施工环节,是煤矿巷道的常见支护方式。目前煤矿巷道施工中喷浆工作通常采用人工或人与机械相结合的方式,且喷浆机器人工作过程中存在动作不连续、位置误差大、稳定性差等问题。因此,本文以六自由度喷浆机器人为研究对象,提出了煤矿巷道喷浆机器人轨迹规划与跟踪控制方法,结合煤矿巷道喷浆工作施工要求和巷道物理约束,对喷浆机器人运动学及动力学、轨迹规划和控制系统设计进行研究,得到以下结论: (1)结合煤矿巷道尺寸及巷道施工要求,对煤矿巷道进行截面划分,设计了喷浆机器人在各截面间的移动轨迹和各截面上的工作臂运动轨迹,在施工过程中机器人移动轨迹规划和工作臂运动轨迹规划在每一个工作周期内交替进行,提升了喷浆机器人喷浆过程中动作的连续性。 (2)利用标准的D-H参数法建立了机器人工作臂运动学模型,采用带有抛物线过渡的线性插值法和五次多项式插值算法对工作臂在各截面的运动轨迹进行规划,并在Matlab中进行工作臂运动仿真,得到了工作臂各关节连续平滑的运动轨迹。 (3)在轨迹规划的基础上,搭建了工作臂液压控制系统,并结合PID算法对工作臂各关节进行控制,得到了PID算法校正后较优的系统响应,最后在AMEsim中搭建液压系统进行仿真,得到了在PID算法控制下各关节的变化量曲线,保证了工作臂各关节喷浆轨迹稳定,满足巷道喷浆施工需求。 (4)根据喷浆机器人移动模型,采用三次多项式插值法生成机器人移动轨迹,并利用MPC算法对机器人移动轨迹进行跟踪控制,在Matlab/Simulink中建立喷浆机器人移动跟踪控制模型,对喷浆机器人在巷道内的位置、方向角、速度进行跟踪控制,实现喷浆机器人准确、稳定的移动。仿真结果表明,MPC算法可对喷浆机器人位置、方向角、速度进行精确跟踪控制,确保了喷浆机器人在煤矿巷道内移动的准确性和稳定性。

关键词： 液压传动系统   故障诊断   维修策略   传感器技术   数据分析  

摘要： 本文探讨液压传动系统的故障诊断和维修策略。通过对液压传动系统故障进行分类，并分析其产生的原因，提出了有效的诊断方法和维修措施。研究重点包括液压元件的磨损、泄漏及其控制系统的故障，讨论了现代诊断工具和技术在液压传动系统维修中的应用，如传感器技术、数据分析和仿真模型。

关键词： 生物质   致密成型   液压系统   PLC   数据采集  

摘要： 目前生物质致密成型机存在关键部件磨损严重、能耗高等缺点,需要利用理论分析、数值模拟、试验研究等方法继续优化成型机的结构,以提高其工作性能。因此本文搭建一生物质致密成型试验台,主要完成生物质致密成型试验台液压及控制系统、试验测试系统的设计,实现液压活塞压缩速度可调,测试数据准确及多通道同时采集的目标,为生物质致密成型机理的研究以及成型机的优化设计提供一基础试验平台。主要研究内容为: 1.运用Solidworks软件对整体结构进行三维建模,对成型机工作过程进行分析,确定系统的功能要求与特点。 2.按照物料致密成型试验要求,设计液压系统对应的工况,绘制液压系统原理图,利用AMESim软件搭建液压系统仿真模型,验证液压系统各工况下的动作循环;由成型机的控制要求,进行基于PLC的液压控制系统电路设计,通过STEP7-Micro/WIN V4.0软件对梯形图程序进行编译,实现液压控制系统的手动与自动控制。 3.根据试验需求,完成了传感器的选型与安装。基于NI USB-6210数据采集卡采集各传感器获取的试验数据,使用Lab VIEW 2020软件编写数据采集系统,该系统可实现各工作性能参数的采集、显示、保存等功能。 4.以玉米秸秆为试验物料进行致密成型试验,在空载状态和加载状态下分别采集压缩位移、压缩力等参数,试验结果验证了液压控制系统与数据采集系统符合设计要求。

关键词： 构皮滩升船机   液压系统   防撞装置   均衡油缸   卧倒门   夹紧装置  

摘要： 液压系统作为构皮滩升船机的动力控制系统，是构皮滩升船机通航设施三大设备之一，是构皮滩升船机设施设备的重要组成部分。掌握液压系统的工作原理和故障排查处理方法至关重要，直接影响升船机的安全、稳定运行。船厢液压系统主要控制船厢卧倒门、防撞装置、夹紧机构、均衡油缸等相关设备。本文主要从构皮滩第一级升船机船厢液压系统的布置组成、工作原理、控制回路技术、常见故障及处理方法等方面展开分析。

关键词： 液压阻拦装置   堆叠降噪自编码器   故障诊断   优化算法   特征选择  

摘要： 研究聚焦于MK7-3型液压阻拦装置,深入剖析其结构构成与工作原理,使用Simulink搭建舰载机在不同质量、不同速度及偏航状态下着舰的阻拦系统模型。结果表明,在偏移量不超过跑道宽度25%范围内,该阻拦系统模型可以在100米内的范围对舰载机进行拦截,用时在2～3 s左右,且将结果与美军标中MK7-3型液压拦阻装置阻拦力曲线进行对比,构建的模型准确地模拟了阻拦系统的运行状态,确保舰载机能够安全、稳定地完成着舰任务。 为准确识别液压阻拦系统的故障,提出一种MIBBPSO-INGO-SDAE诊断方法并使用UCI液压数据集进行了验证。首先,计算UCI数据集中柱塞泵、冷却器、节流阀和蓄能器各传感器对应的特征。然后,采用基于互信息的粒子群特征选择方法(Mutual Information-Based Bare-Bones Particle Swarm Optimization,MIBBPSO)对特征进行筛选,每个元件只保留前36个最优的特征,融合输入至堆叠降噪自动编码器(Stacked Denoising Auto Encoder,SDAE)模型中进行训练。其次,应用改进的北方苍鹰优化算法(Improved Northern Goshawk Optimization,INGO)优化模型,INGO采用Sine混沌映射、非线性减小策略对种群初始化和个体位置更新策略进行改进,提高搜索空间的多样性和全局搜索能力,进而提高了模型的诊断效果。最后,Softmax分类层来实现故障分类,柱塞泵、冷却器、节流阀及蓄能器的诊断准确率分别为99.6%、100%、99.4%和99.2%,该模型的性能表现十分出色。 阻拦系统通常依赖于主液压缸提供的稳定压力来实现其功能,其压力发生故障将直接影响阻拦系统的性能。利用模拟传感器分别对不同故障状态下的主液压缸压力以及三相异步电机的运行状态进行采样,计算得到22种类型特征。MIBBPSO筛选得到主液压缸的最优特征集合为4,三相异步电机的最优特征集合为22。应用INGO-SDAE故障诊断模型对阻拦系统机电部件进行故障诊断,主液压缸诊断准确率为99.43%,三相异步电机准确率为100%。研究结果表明,INGOSDAE模型在识别液压阻拦系统的主要机电部件故障方面展现出了出色的稳定性与精准性,为未来开展液压阻拦装置智能故障诊断提供了可靠的研究基础。

关键词： 高职院校   装备制造专业   液压传动类课程   思政元素   融入方法  

摘要： 在占据高职课程教学大部分内容的专业课程中有效地融入思政元素，是对学生进行思政教育的重要途径。通过对高职装备制造专业液压传动类课程思政背景进行分析，以及对职业院校液压传动类专业课课程思政现状进行总结，结合液压传动类课程中的液压传动概述、液压系统各部分组成详解、液压传动应用案例三大部分主要教学内容，以爱国主义、职业道德、规则意识、辩证思维四个方面为总体原则，创新性地探究各部分教学内容有效融入思政元素的方法，并做系统性归纳。提出的液压传动类课程教学中相关思政元素融入方法，旨在促进专业课程知识传授、技能训练与思政教育相辅相成，实现立德树人润物无声，以满足社会对高素质技术技能人才的需求。

关键词： 液压传动系统   自适应控制   模型参数  

摘要： 液压传动系统因其高功率密度和良好的力矩控制能力，在工业自动化领域得到广泛应用。本文综述了液压传动系统自适应控制策略，包括基于模型参数、模糊逻辑和神经网络的自适应控制方法，并分析了各自的优缺点。进一步探讨了在分布式控制系统（DCS）平台上实现液压传动系统自适应控制的策略，包括系统硬件架构、自适应控制算法的实现以及软件设计和操作界面。