电传动推土机牵引性能匹配的变压控制方法

电传动推土机动力总成包括发动机、发电机、超级电容以及轮边驱动电机,其载荷变化范围大且具有突变性的动力学特征,使发电机与电动机难以实现全局功率匹配.针对电传动推土机动态牵引性能匹配这一关键问题,提出基于双DC-DC(直流-直流)变换器的直流母线电压变压控制方法.即在直流母线与发电机之间加入DC-DC变换器,控制发电机的额定电压工作点,实现发动机在额定工况点工作的高效目标;在直流母线与电动机之间加入DC-DC变换器,根据实时载荷所表达的系统状态变矢量调节变压系数,控制发电机与电动机相对于载荷变化的动力学匹配关系,使发电机与电动机在全载荷意义上实现功率匹配,保证其牵引性能的发挥.通过某型号推土机开发过程性能匹配及其系统数字化模型仿真试验,验证了基于双DC-DC变换器的直流母线电压变压控制方法的有效性.     

面向离合器接合过程的比例电磁阀动态特性模型与设计

为提高离合器接合过程控制油压响应性能和精准度,提出了一种比例电磁阀动态特性模型与设计方法。首先,建立比例电磁阀二维有限元模型并通过试验验证了模型的准确性,借助试验设计和响应面方法建立电磁力的电磁铁结构参数模型,为电磁力与电流映射关系精准设计提供了参数化表达。其次,以比例电磁阀阀芯质量、弹簧刚度及其预紧力、黏性阻尼系数为设计变量,以压力上升时间及其超调量相结合的归一化综合函数最小值为优化目标,对其进行优化设计并分析其稳健性,试验结果表明输出油压动态响应时间减少18%、油压超调降低31%,能有效地满足其动态响应特性要求。最后,对比例电磁阀电流油压稳态输出特性进行试验验证,所建模型的仿真数据与试验结果相关性为0.998 3。该方法有效地提高了离合器接合过程控制油压的综合性能,且所提出的比例电磁阀动态特性模型与设计方法对分析同类控制油压问题具有工程性借鉴价值。     

直线驱动铰链机构的键合图因果关系分类整理

采用键合图方法对直线驱动铰链机构进行动力学建模时,传统的虚拟弹性铰接点或拉格朗日乘子法会引入新的动态环节导致出现刚性问题,势流关系混乱难以规范化和模块化.提出了一种针对该机构的键合图因果关系分类整理方法,通过元件接口势流因果分析及元件间连接规则整理两个方面,分类为液压缸、主部件和连杆三种元件,并分别统一各铰接点势流因果关系接口为根点、外力顶点、力输出点和负载点,使得刚体元件接口的因果关系得以延续.在此基础上建立了元件间连接的规范方法以简化建模过程.最后反铲挖掘机的建模及仿真示例证明了本方法对于工程机械的常见工作机构均可适用.     

面向液压挖掘机电控多路阀的控制系统参数整定

针对传统液压挖掘机多路阀结构与整机性能间的耦合、液压控制系统精度低带来的整机控制不匹配问题,为实现液压挖掘机多路阀简单化设计和整机控制系统自适应变化,提出面对液压挖掘机电控多路阀的控制系统参数整定方法.界定操纵电手柄输出为0-1数字信号,考虑整机多路阀结构特征,设计液压挖掘机电控多路阀的变参数一阶控制系统,提出综合系统冲击、能量利用率、跟随性三项指标作为参数整定的评价算法.通过设计电手柄-控制器-液压挖掘机整机性能表达的数字化平台三者衔接的半物理仿真平台进行试验,分析结果表明:控制系统有效,且控制器响应的一阶控制系统参数T、K可基于整机性能整定得出;时间常数T可由电控多路阀阀芯固有频率和阀芯开度决定,与阀芯阻尼比相关度较小.     

挖掘机动态性能试验及其数据的小波处理方法

为了找出挖掘机工作时载荷变化规律,用现场试验的方法代替传统的台架试验,并将小波变换理论引入到挖掘机回转工况主泵压力载荷分析中,对现场试验所采集的压力数据进行时频处理.结果表明,与传统的随机理论分析对比,小波分析除了能分离信号的趋势项之外,还可以进一步将随机项按高低频率进行分解,能精细地揭示液压挖掘机的压力频谱结构特征,从而为液压挖掘机液压系统的设计和可靠性分析提供依据.     

非平稳随机循环工况下离合器接合过程的鲁棒控制

针对离合器接合过程存在的非线性、外界干扰和参数不确定等因素带来的接合品质问题,提出了一种离合器接合过程的鲁棒控制方法。首先,以某5t装载机V型工况重载后退换挡离合器接合过程为研究对象,在构建以冲击度和滑磨功为性能评价指标的多目标泛函基础上,依据Pontryagin极值原理和终端约束,求解干扰矩阵中包含参数化非平稳随机项的泛函极值,获得了其时变最优控制律和权值组合下的扭矩最优轨迹。其次,通过变量转换,将时变扭矩最优轨迹转化为非线性离合器液压执行机构参数摄动下的压力跟踪轨迹。最后,采用自适应滑模控制策略以提高系统的跟踪精度和鲁棒性能,并利用Lyapunov理论对其闭环系统的稳定性进行了分析。数值仿真结果表明:该方法能有效地降低冲击度和减少滑磨功,实现了在0.7%误差范围内的最优控制轨迹跟踪。所提出的非平稳随机循环工况下离合器接合过程时变扭矩轨迹优化及其跟踪鲁棒控制的方法,对解决同类问题具有一定的工程借鉴价值。     

面向离合器接合过程控制的不确定性估计

为解决非平稳随机循环载荷等不确定性因素造成的变速离合器接合过程平稳性问题,提出了面向离合器接合过程控制的不确定性估计方法。以某5t装载机V型工况重载后退作业离合器接合过程为研究对象,通过对其扭转振动方程降阶处理,在构建非平稳随机循环载荷不确定项参数表达与离合器接合摩擦转矩时变模型的基础上,得到离合器接合过程主从动端转速差的不确定性表达。通过变速器参数标定、台架试验及数值仿真,结果表明该方法可实现离合器接合平稳特性分析及不确定项阈值估计。所提出的不确定性估计方法对类似强不确定性离合器接合的鲁棒控制器设计具有参考价值。     

采用代理模型的液力变矩器性能优化设计

为解决液力变矩器性能与叶片形态变量间的复杂映射问题,提高设计效率与精度,提出了采用代理模型取代三维流体计算方法,并结合寻优算法对液力变矩器的性能进行优化设计的方案。首先,在标定基于CFD仿真的液力变矩器性能响应结果前提下,利用正交设计方法,获得液力变矩器性能的大自由度仿真试验数据;然后,分别设计响应面以及神经网络2种代理模型,获取变矩器叶片角变量与其性能的映射关系,比较分析其建模效率和精度;最后,以某型号双涡轮液力变矩器启动变矩比及低速比区最高效率最大化为设计目标,分别通过2种代理模型应用NSGA-Ⅱ算法获取优化方案。仿真结果表明:在同一试验数据下,响应面模型的建模效率较高,神经网络模型的变量设计空间外延性较好;采用神经网络模型优化得到的液力变矩器模型与依照出厂参数设计的液力变矩器模型相比,其启动变矩比及低速比区最高效率分别提高了14.27%和10.24%,与采用响应面模型优化得到的液力变矩器模型相比分别提高了4.36%和1.53%。     

基于参数敏感度分析的管片散热器再设计方法

为定量描述管片式散热器内部结构与散热性能的关系,强化工程机械冷却系统散热器的散热能力,提出了基于设计参数敏感度的管片式散热器再设计方法.根据强制对流换热理论对换热过程的分析以及对风道特性的描述,建立了管片散热器设计参数与散热性能的数学模型,分析了不同结构设计参数对散热性能影响的强弱,得出了各设计参数的敏感度系数,从而可定量描述散热性能对于不同设计参数的敏感程度.该方法可为管片式散热器在一定范围内进行再设计提供理论参考.     

纳米材料的特性及纳米技术在冶金中的应用前景

阐述了纳米材料的特性，分析了纳米技术在冶金工业中的应用前景。