刘忠[1]2001年在《新型液压冲击机械设计理论与控制策略研究》文中提出论文在分析了目前国内外液压冲击机械工作原理与控制技术现状的基础上，通过对传统的行程反馈调节原理液压冲击器的辨证否定，创新提出了基于变行程无级调节原理的新型液压冲击机械系统，全面、深入地研究了它的设计理论、工作参数调节原理和电液控制策略，从本质上揭示了这种新型液压冲击机械系统的工作机理。以液压冲击器活塞行程无级控制为目标，设计了一种全新的液压冲击机械变行程调节机构，并对其进行了计算机动态仿真和结构优化设计，为实现新型液压冲击机械输出工作参数的电液数字控制提供了理论依据；在分析了新型液压冲击机械系统运动规律和结构模型的基础上，建立了该系统的非线性数学模型，并进行了数字动态仿真，系统的研究了新型液压冲击机械系统各参数对其工作性能的影响，从中获得了有关新型液压冲击机械运动的规律性认识。针对新型液压冲击机械系统根据工作对象的不同可无级变频调能的技术特点，以高速开关电磁阀技术为核心，首次提出了新型液压冲击机械电液数字控制系统及控制方法，并对液压动力源——泵的新型变量伺服系统和推进力伺服系统进行了深入研究，为实现新型液压冲击机械系统的机电液一体化无级调节控制奠定了理论基础。为准确评价液压冲击机械设备工作性能的优劣，论文率先明确的建立了以“软件即仪器”为本质的液压冲击计算机辅助测试(控)系统，实现了对液压冲击机械设备整体性能的正确评估。根据上述研究，研制了一台变行程无级调节的新型液压冲击机械设备——BXC-350型液压凿岩机，并对其进行了实验研究，通过实验测试(控)表明，实验结果与设计及仿真结果吻合良好，达到了预期的理论研究效果。 综合上述研究成果，本文基本形成了比较完整的新型液压冲击机械系统设计理论、控制方法及测试评估体系，将现代机械技术、电液控制技术、计算机技术与测试测控技术融为一体，为实现液压冲击机械系统的信息化和产业化提供了理论基础与技术指导，具有重要的理论价值和现实意义。
王晓瑜[2]2014年在《基于混合算法的旋转冲击型锚杆钻机液压驱动系统优化及控制策略研究》文中研究指明旋转冲击型液压锚杆钻机广泛应用于锚固施工中,但传统的液压锚杆钻机还存在一些缺点,如钻机的冲击能和冲击频率不可调节或只能有限档手动调节,难以实现合理有效的匹配,特别是当工作对象硬度发生改变时,适应性及灵活性较差;另外钻机的电气控制系统可靠性差,整机的智能化控制水平较低等。为了解决这些问题,在前人开发的基础上,本文探索基于无级变行程冲击器的旋转冲击型液压锚杆钻机,研究了基于PLC、变频器和HMI的液压驱动控制系统,并提出了基于自适应蚁群遗传混合算法的优化控制策略。通过仿真优化验证和实验,实现了锚杆钻机在不同工况下,根据变行程机构缓冲腔峰值油压的变化情况,使用自适应蚁群遗传混合算法,将液压缸推进力与系统工作油压进行最佳匹配,在满足当前工作情况时,最大功率下合理调整冲击能E和冲击频率f,实现二者之间的无级调节。较好地解决了目前存在问题。本文完成的主要研究工作与创新点如下:(1)在分析岩土特性的基础上,研究液压锚杆钻机冲击钻孔时岩石破碎的机理,进行了力学分析,研究了破碎功能的转化及凿碎比功的关系等,建立了旋转冲击型液压锚杆钻机二元冲击凿岩系统波动力学模型及有限元模型,分析了冲击钻进时应力波的产生、传递及对钻进效果的影响;推进力对锚杆冲击能的传递和工作效率的影响。实验和仿真表明:随着凿入的进行,冲击能在逐步减小,当冲击能减小到无法破坏岩石时,钎头出现回弹。(2)根据行程反馈式锚杆钻机液压冲击器及无级调节变行程液压冲击机构的工作原理,建立了液压冲击器变行程调节机构的数学模型,研究了锚杆钻机主要部件特性,设计并建立了锚杆钻机液压驱动控制系统仿真模型。实验和仿真表明:冲击钻进时,协调改变系统工作压力与推进力时,可以调节液压冲击器的冲击能与冲击频率,该结果为锚杆钻机液压驱动系统优化控制策略提供了基础。(3)对比分析了蚁群算法、遗传算法和传统Z-N法对PID控制器整定参数优化方法存在的不足,提出了基于自适应蚁群遗传混合算法的PID参数整定策略。通过将遗传算法的选择、交叉方式进行初始信息的获取,然后使用蚁群算法,进行路径概率和信息素的自适应选择和调整,最终获得PID参数的整定值。实验和仿真表明:该算法整定PID参数有效、快速、准确。将该算法应用于锚杆钻机无级调节液压驱动系统优化控制策略。当锚杆钻机在不同工况下,根据变行程机构缓冲腔峰值油压h?P的变化情况,应用自适应蚁群遗传混合算法,将冲击器液压缸推进力Ft与系统工作油压Pd进行最佳匹配,调整冲击能E和冲击频率f,使锚杆钻机的功率也达到最优工作状态。实验和仿真表明:当缓冲腔峰值油压变化时,优化算法能够根据所需功率最大的原则,寻找到合适Pd和Pt,引起冲击器缓冲外套位移及冲击活塞行程的变化,以此改变冲击器的冲击能和冲击频率,实现了锚杆钻机根据工作对象的变化,自动调整工作参数,确保锚杆钻机在合理参数匹配的工况下以最大功率工作。(4)搭建了基于PLC、HMI和变频器的旋转冲击型锚杆钻机液压驱动控制系统实验台,将液压泵的驱动由PLC控制变频器实现,实现推进单元和冲击回转单元流量变化的压力油的自动连续供给。同时结合人机界面HMI的应用,实现系统状态的可视化与控制智能化。实验结果表明:以优化控制策略的计算结果作为液压缸推进力与系统工作油压的设定值,与压力传感器采集的反馈值做对比,根据模拟的工作介质硬度变化情况,实时调整冲击器液压缸推进力与系统工作油压,从而实现冲击能、冲击频率的自动连续无级调节,确保锚杆钻机在合理参数匹配的工况下以最大功率工作。
丁问司[3]2000年在《新型压力反馈氮爆式机电一体化液压碎石冲击器系统研究》文中研究说明本文在分析国内外液压碎石冲击器技术现状的基础上，突破传统的冲击器工作模式，首次推出了采用以氮气腔压力作为反馈压力的氮爆式机电一体化液压碎石冲击器。新型冲击器在工作原理、结构方式、控制方法、检测手段等方面的一系列创新使得其成为一种具有时间柔性、空间柔性、对象柔性、环境柔性、互换柔性、软件柔性等多种柔性品质的柔性冲击器。它可实现冲击能、冲击频率的独立无级调节，能够根据工作对象物理性质变化自动调整冲击输出参数，实施柔性冲击，具有智能。文章在建立了新型冲击器的非线性数学模型的基础上，进一步建立了新型冲击器的面向对象的仿真模型，并对压力反馈氮爆式液压冲击器系统进行了仿真研究，系统、深入地研究了冲击器系统各参数对冲击器工作性能的影响，从中获得了有关对压力反馈氮爆式液压冲击器运动规律性的认识。文章突破传统的冲击器测试方法，首次提出用于冲击器输出参数测量的气压法，很好的解决了传统测试中许多无法解决的矛盾，可方便地用于各型冲击器的在线测试。文章还首次提出以活塞冲击反弹时引起的氮气腔压力变化率转化为活塞速度并以此作为对工作介质物理特性变化的判断依据，从理论和实践两方面验证了这一判断的可行性。本文还建立了新型液压冲击器的单片微机控制系统，并运用模糊控制策略，实现了对新型冲击器的工作输出参数进行模糊控制。按照文章所确定的设计理论，研制出了新型冲击器原型机DBS-500，在其基础上进行了大量的实验。实验结果表明新型冲击器达到了设计目的，实验采集的数据所反映的压力反馈氮爆式机电一体化液压冲击器的运动规律与仿真所获得的规律一致，证明了理论研究的正确性，实验达到了预期效果。 以上这些研究成果的综合，形成了一个较完整的以压力反馈氮爆式机电一体化液压冲击器为基础的柔性冲击器设计研究体系。文章中柔性冲击理念的提出和柔性冲击器的研制将对冲击运动理论的研究和冲击器行业的发展产生重大而深远的影响。除此之外，文章中所形成的新型冲击器设计理论和冲击参数测试方法，对于目前冲击器的设计、制造、监控和维护具有重要的理论价值和现实意义。
林红[4]2008年在《机电一体化的液压冲击器控制系统研究》文中指出本文在传统纯液压控制液压冲击器的工作原理和输出特性基础上,分析了其在调能和调频方面存在的不足和有待发展的地方,并结合氮气压力反馈原理,将机电一体化控制引入到本文研究的气液联合式液压冲击器控制系统当中,称之为机电控制液压冲击器。在文章中并详细介绍了机电控制液压冲击器的结构方式、工作原理和控制方法。基于此控制的液压冲击器一方面可以手动调节其冲击能和冲击频率,另一方面也可以根据工作对象的物理性质的不同,机电控制液压冲击器自动调节其单次冲击能和冲击频率,这取决于控制系统的控制方式。为了便于计算机控制,机电控制液压冲击器取消了传统纯液压控制系统中的换向阀,取而代之的是以高速开关阀作为先导阀、二通插装阀作为控制阀组成的配流换向系统,文章详细介绍了配流换向系统的设计思路和受控方式,而且配流换向系统的设计,综合考虑了简便冲击器的工作原理和便于实现冲击能、冲击频率的调节。为了进一步了解机电控制液压冲击器液压控制系统的工作特性和输出特性,文章中建立液压回路的数学模型、分析了液压控制系统的工作效率、针对性介绍了机电控制的气液联合式液压冲击器工作时的动力学模型。在计算机控制系统中,首先阐述了本文控制系统硬件的组成;接着软件设计时以活塞冲击后反弹时引起的氮气室压力变化并将压力变化转化为活塞反弹速度作为输入信号,引用模糊控制策略,实现机电控制液压冲击器的工作频率和冲击能的无级调节。基于本文理论设计思想,搭建了机电控制系统的实验平台,制作出了机电控制液压冲击器样机原型机,且实验时分为两步进行,首先将液液压冲击器由传统纯液压控制转变为机电控制,实现手动的冲击能和冲击频率在一定范围的有级调节;然后在第一步的基础上实现机电控制液压冲击器根据工作对象物理性质的不同而自适应调节其冲击能和冲击频率。本文在上述基础上进行了大量实验,试验效果和采集到的数据表明完全可以实现液压冲击器冲击能和冲击频率的无级调节;同时也证明了本文理论研究的正确性。对于目前冲击器的智能化研究和液压冲击器产业的发展具有重要的意义。
彭金艳[5]2010年在《无阀自配流液压冲击器动态建模与电液控制方法研究》文中研究说明论文在分析了国内外液压冲击器工作原理与控制技术的基础上,提出了一种新型无阀自配流气液联合做功式冲击器结构原理。此结构改善了纯液压式的无阀冲击器为了增大冲击能而需要增大油腔容积导致机器变得笨重的问题。研究了其设计理论,分析了氮气室、蓄能器与冲击器的耦合以及理想示功图。然后,根据冲击器的工作原理,建立了冲击器的数学模型；通过计算机仿真寻优,确定气液做功分配比最优值；研究了冲击器的实际工作过程,详细分析了各有关参数对冲击器工作性能的影响,从中获得了一些关于其运动的规律性认识。这不仅为它的整体设计提供了理论基础,而且对冲击器设计理论进行了验证。最后,结合分析冲击器的工作原理特点与工程实际,冲击器活塞在工作时具有回弹现象,回弹速度可转化为氮气室峰值压力的变化。压力变化大则回弹速度大,即工作对象较硬需要调大冲击能；反之则需要调小冲击能。从仿真分析中可知：系统的流量和压力对冲击性能的影响较大。因此,本文以活塞回弹而引起的氮气室峰值压力变化作为控制系统的反馈信号建立冲击器电液控制系统,调节系统的流量和压力,从而实现根据工作对象物理性质变化自动调整冲击输出参数。提出了两种控制方案：变频液压技术和变量泵变量机构的电液控制技术。从理论上分析了这两种控制方案的特点,最后选定了对变量泵变量机构进行电液控制的方案,并对其电路部分进行了设计。上述研究对于无阀液压冲击器的研究与生产具有一定的参考价值和借鉴作用。
王艳荣[6]2012年在《新型液压冲击机械设计理论及控制策略》文中指出随着我国现代科学技术的进一步发展,液压冲击机械得到了迅速地发展,广泛地应用于各行各业中,本文简要地分析国内目前使用的液压冲击机械的设计理论和控制系统,为日后新型液压冲击机械设计的研发贡献力量。
范思源[7]2008年在《液压破碎锤计算机仿真与实验研究》文中研究指明本文阐述了液压冲击器国内外最新研究现状和发展趋势,利用MSC.ADAMS和Matlab两种软件对上海东空公司某型号液压破碎锤进行了仿真计算,在求取现有结构参数和工作参数最优解的基础上对目前产品进行了结构优化,并基于MSC公司多体动力学分析软件ADAMS/View进行了初步的二次开发,实现通用软件与专业工业术语的衔接,可以更好地满足用户需求和个性化设计,在此基础上设计开发一套实验系统对仿真结果进行验证。本文所做的主要工作如下:(1)建立液压破碎锤活塞运动的数学模型。建立了包含粘性阻力和泄露等因素在内的液压破碎锤非线性模型。在UG环境下建立日本某型号锤芯叁维立体模型,得出活塞质量和活塞与中缸体上各信号口的相对位置关系,采用闭环控制,在重点突出活塞运动阶段性的基础上,运用Matlab/simulink对模型就冲击能影响最大的冲程阶段进行了仿真,得出了工作油压、缸体活塞配合间隙和冲击制动行程对冲击器冲击性能影响的一些有益的结论。(2)基于ADAMS/View的多体动力学分析。在UG中建立除活塞外的叁维装配体模型,以parasolid格式导入ADAMS/View,与View中参数化的活塞模型建立约束关系后对整个模型施加载荷,并创建多个测量作为传感器信号以控制活塞的运动,运行仿真得到活塞和阀芯运动曲线,对结构参数和工作参数进行了优化,为产品的设计改良和使用提供了参考。(3)基于气压间接测试法对液压破碎锤性能的分析。对使用过程中液压破碎锤低压油管经常破裂与低压油路过滤器底阀爆破的现象进行了对比,在东空TNB-6M型液压破碎锤上试验,结合测试结果,对活塞和阀芯的运动情况进行了分析。结果表明,工作过程中在无蓄能器的情况下破碎锤前后腔压力均有较大的液压冲击。结尾对底阀爆破的原因进行了总结,并就解决方案给出了建议。通过上述工作成功地将虚拟样机技术和液压破碎锤的开发设计结合起来,相信随着对ADAMS软件二次开发的不断深入研究和数学模型的不断完善,多体动力学仿真将在液压破碎锤的产品设计和结构改良中发挥更大的作用。
杨国平[8]2000年在《全液压独立无级调频调能液压冲击器的研究》文中进行了进一步梳理由于液压冲击机械在各个行业中的迅速推广应用，为适应不同的作业条件，对其技术性能提出了更高的要求。合理匹配液压冲击机械的输出参数——冲击能（E）和频率（f），可适应不同的作业条件，产生最佳工作效果，从而提高生产率和降低成本，扩大其使用范围。 目前国内外使用的液压冲击机械的执行机构——液压冲击器皆为行程反馈式。液压冲击器的行程反馈工作原理决定了它的技术特性，无法实现液压冲击器输出参数的独立无级调节。文章在分析目前国内外现有液压冲击器基础上，突破了液压冲击器传统的行程反馈控制原理采用压力反馈原理，创新推出了一种全液压独立无级调频调能液压冲击器及其液压控制系统，并对其设计理论和方法进行了研究。新型液压冲击器在工作原理、机械结构、控制方法和设计理论等方面的一系列创新使其具有了特殊的性能，司机可根据工作介质的不同物理特性，远程操作一个手柄独立无级调节液压冲击器的冲击能与冲击频率，实现输出参数的最佳匹配。为适应压力反馈原理的应用，开发了一种新型先导式配流阀，并对其进行静态设计研究和计算机动态仿真研究，揭示配流阀各参数对其性能的影响，为进一步完善设计理论提供了依据。建立了新型液压冲击器系统的非线性数学模型，对新型液压冲击器系统进行了计算机数字仿真研究，系统、深入地研究了新型液压冲击器系统各参数对冲击器工作性能的影响，从中获得了有关全液压独立无级调频调能液压冲击器运动的规律性认识。本文对液压冲击器回油储油腔进行了理论与实验研究，为后腔常压式液压冲击器的推广和应用奠定了理论基础。首次将自适应控制理论应用于液压冲击器的缓冲装置中，提出了由单片机和步进电机控制的液压冲击器自适应缓冲装置的控制系统，通过计算机仿真研究论证了新型缓冲装置的可行性。克服传统液压冲击器的不足，研制了一台新型全液压独立无级调频调能液压冲击器的实验样机，并对其进行了实验研究，通过实验测试表明，实验结果与仿真结果吻合良好，样机实验达到了预期的效果，证明了理论研究的正确性。 本文挑战传统研制的全液压独立无级调频调能液压冲击器，从理论和实践上都证明它具有极其优越的技术性能，是液压冲击器的新发展，应用前景广阔。
刘灯[9]2012年在《抓手机械臂电液系统建模及单神经元控制研究》文中进行了进一步梳理随着我国城市建设和改造步伐的加快,工程机械臂已广泛应用于建筑工程、市政工程等领域,如混凝土泵车、拆除机器人等,其工作效果主要取决于驱动系统。液压驱动系统由于具有较小的尺寸—功率比,并可以提供较大的驱动力和力矩,使之在工程装备,特别是大型机器人、工程臂架的往复运动装置和旋转运动装置上都获得了广泛运用。以两节抓手机械臂为研究对象,本文给出了一种新型液压驱动系统方案,即基于高速开关阀先导控制技术的电液位置控制系统,并引入单神经元智能控制策略,使液压两节臂系统具有响应快、超调小、鲁棒性好、液压控制功率大、易于计算机数字控制等多重优点,为大型工程机械臂的设计与控制提供了一套比较完整、简捷实用的理论分析依据和控制方法。其主要研究工作内容：基于拉格朗日方程分析了两节机械臂系统模型的机械能,建立动力学矩阵方程和速度矩阵；由AMESim搭建全桥式电液驱动回路仿真模型,采用PWM控制技术,实验仿真分析了液压锁及占空比修正策略在PWM位置控制中的重要性,验证了该电液驱动方案位置控制的优越性；利用AMESim/Simulink联合仿真接口对其开展单神经元控制策略的电液控制技术研究,仿真结果验证了变负载情况下误差信号整定的稳定性和良好的响应性能；设计了一种执行机构可拆换的大功率液压驱动站,通过对臂架变幅机构的力学分析和油缸行程与臂架夹角关系的计算推导,同时利用Hypermesh/Abaqus对机构进行强度分析和结构优化,制定了一套带回转装置的两节机械臂液压驱动实验系统方案。这为机械臂臂架的结构设计和电液驱动方案控制策略等关键技术的实验研究以及多连杆的推广应用,提供了重要的理论分析意义和系统设计依据。
刘忠, 禇福磊, 龙国键, 廖永忠[10]2005年在《液压冲击机构工作参数调节机理与控制策略》文中研究指明针对目前国内外液压冲击机械工作参数调节方法的局限性,提出了行程无级调节原理,设计了一种新型的行程无级调节装置,并对该装置进行了数字仿真研究;在此基础上设计了一种基于微机控制的无级调节工作参数的液压冲击机构,论述了其设计原理、结构特点、技术性能和控制策略。
参考文献：
[1]. 新型液压冲击机械设计理论与控制策略研究[D]. 刘忠. 中南大学. 2001
[2]. 基于混合算法的旋转冲击型锚杆钻机液压驱动系统优化及控制策略研究[D]. 王晓瑜. 西安建筑科技大学. 2014
[3]. 新型压力反馈氮爆式机电一体化液压碎石冲击器系统研究[D]. 丁问司. 中南大学. 2000
[4]. 机电一体化的液压冲击器控制系统研究[D]. 林红. 上海交通大学. 2008
[5]. 无阀自配流液压冲击器动态建模与电液控制方法研究[D]. 彭金艳. 湖南师范大学. 2010
[6]. 新型液压冲击机械设计理论及控制策略[J]. 王艳荣. 科技创新与应用. 2012
[7]. 液压破碎锤计算机仿真与实验研究[D]. 范思源. 上海交通大学. 2008
[8]. 全液压独立无级调频调能液压冲击器的研究[D]. 杨国平. 中南大学. 2000
[9]. 抓手机械臂电液系统建模及单神经元控制研究[D]. 刘灯. 湖南师范大学. 2012
[10]. 液压冲击机构工作参数调节机理与控制策略[J]. 刘忠, 禇福磊, 龙国键, 廖永忠. 中国工程科学. 2005
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