工程机械车辆液压底盘二次调节模拟加载试验台的动态特性研究_陈星宁

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液压加载试验台设计

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｈｅｃａｓｅｏｆｈｉｇｈｓｐｅｅｄｒｏｔａｔｉｎｇｓｐｉｎｄｌｅ，ａｍｕｌｔｉ⁃ＤＯＦｈｙｄｒａｕｌｉｃｌｏａｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｔａｔｉｏｎｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄｔｏｍｅａｓｕｒｅｔｈｅｓｐｉｎｄｌｅｒｏｔａｔｉｏｎａｃｃｕｒａｃｙａｎｄｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｓｔｉｆｆｎｅｓｓｕｎｄｅｒｌｏａｄｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ａｐｐｌｙｉｎｇｔｈｅｔｈｅｏｒｙｔｈａｔｈｙｄｒａｕｌｉｃｃｙｌｉｎｄｅｒｈａｄａｌａｒｇｅｔｈｒｕｓｔ．Ｓｉｎｃｅｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｔａｔｉｏｎｈａｄｍｕｌｔｉ⁃ＤＯＦ，ｉｔｃｏｕｌｄｂｅｕｓｅｄｔｏｍｕｌｔｉ⁃ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｌｏａｄ，ｉｔｓｈｙｄｒａｕｌｉｃｐｕｍｐａｎｄｒｅｌｉｅｆｖａｌｖｅａｌ⁃ ｓｏｃｏｕｌｄｂｅｕｓｅｄｔｏｃｈａｎｇｅｔｈｅｌｏａｄｉｎｇｆｏｒｃｅｅａｓｉｌｙ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｔａｔｉｏｎｃａｎｂｅｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｔｅｓｔｏｆｌａｔｈｅｓａｎｄｏｔｈｅｒｍａｃｈｉｎｅｔｏｏｌｓ．
２０１６年１月第４４卷第２期
机床与液压
ＭＡＣＨＩＮＥＴＯＯＬ＆ＨＹＤＲＡＵＬＩＣＳ
Ｊａｎ�� ２０１６Ｖｏｌ�� ４４Ｎｏ�� ２
ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ�� ｉｓｓｎ�� １００１－３８８１�� ２０１６�� ０２�� ０４２
液压加载试验台设计
浮燕，邓建，李想，蔡存金，赵旭森，马胜勇
（空军勤务学院航空四站系，江苏徐州２２１０００）

静液二次调节加载系统动态性能分析

ｗｒｅｔｌｈｄｙｏｅｉｅｏｒｈｃｎａｇｌｅａｉｇｙｔｅｅｂｉｅｄｌｇｍｔｄｆｅｓｏｄｒｒｕａｄｏｄｓｍ．ＢｓｇＰＤｃｎｏｌｄｕｔｈａｓｂｍｎｈｏｔｅｙｅｔｌｎｓｅｙｉＩｏｔｌｒｏｊｓｔｅｕｎｒｅｔａ
ＡＢＳＡＣＴ：ｏｄｎｙｔｍｈｏｅｓｓｅｏｌ —ｆｎｔｎｌｅｇｎｅｉｇｍａｈｎｒｓｌａｅｉｌｔｅｔＴＲＬａｉｇｓｓｅｉｔｅｃｒｙｔｍｆｍｕｔｓｉｕｃｉａｎｉｅｒｎｃｉｅｙａｏｄｖｈｃｅｏｔｓｏｔｃｉｎｐｒｒｎｅｏｏｓｒｃｉｎｖｈｃｅｏｅｏｄｒｅｕａｉｎｔｃｎｌｇｏｄｎｙｔｍｆｍｕｔｕｅｉｎｒｔｅｆｍａｃｆｎｔｔｅｉｌ．Ｆｒｓｃｎａｙｒｇｌｔｅｈｏｏｉｌａｉｇｓｓａｏｏｃｕｏｏｙｎｅｏｌｆｎｔａｉｏｌｔｓｐａｆｒ，ｔｅｍａｈｍａｉａｍｏｅｓｏｌｃｒｅｔｌｔｍｏｈｔｅｔｌｄｌｆｅｔｃｅｏ—ｈｄａｌｅｖａｖ，ｖｒｂｅｆｅａｋ，ｓｃｎａｙｃｍｐｎｎｙｒｕｉｓｒｏｖｅａｉｌｕｌｔｎｓｅｏｄｒｏｏｅｔｃｌａ
ｐｒｍｅｅｓａａｔｒ，ｍａｎｙｆｍｔｐｌａｉｇｍｏｅｎｉｅｗａｅｌａｉｇｍｏｅｏａａｙｉｔｅｓｍｕａｉｎｉｌｏｓｅｄｎｄｌｄｓｎｖｏｄｎｄｌｎｌｓｓｈｉｌｔ．Ｄｎｍｉｈｒｃｒｏａｔｏｙａｃｅａａ — ｔｒｔｓａｄｒｌｂｌｙｏｅｓｃｎａｙｒｇｌｔｎｔｃｎｌｇｙｔｍｒｌａｉｇｃｎｏｙｔｍｆｅｔｌｔｒｅｅｅｉｉｎｅｉｉｔｆｔｅｏｄｒｅｕａｉｈｏｏｙｓｓｅｆｄｎｏｔｌｓｅｏｓ —ｐａｏｗｒｓｅａｉｈｏｅｏｏｒｓｔｆｍｓｄｅ．Ｔｅｒｓｌｈｗｔａｈｅｏｄｒｅｕａｉｎｔｃｎｌｇｙｔｍｓｄｉｎｉｅｒｇｍａｈｎｒｌｔｉｄｕｈｅｕｔｓｏｈｔｔｅｓｃｎａｙｒｇｌｔｅｈｏｏｓｓｅｕｅｎｅｇｎｅｎｃｉｅｍｕｔｓｏｙｉｙｉ— ｆｎｔｎｔｓ —ｐａｏｓｆａｉｌ，ａｄｃｎｍｅｔｈｅｏａｃｅｉｍｅｔｆｈａｉｇｓｓｅｕｃｉｅｔｌｔｒｉｓｂｅｎａｅｅｐｒｒｎｅｒｑｒｏｆｍｅｔｆｍｕｅｎｓｏｅｌｄｎｙｔｍ．ｔｏＫＥＹＷＯＲＤＳ：Ｓｃｎａｙｒｇｌｔｎｅｔｐａｏｍ；Ｄｎｍｉｃａａｔｒｔｓｉｌｔｎｅｏｄｒｅｕａｉ；Ｔｓｌｔｒｏｆｙａｃｈｒｃｅｓｉ；Ｓｍｕａｉｉｃｏ

工程机械液压试验平台仿真研究

ｋｙｃｍｐｎｎｏｈｒｃｉａｓｓｅｅｏｏｅｔｆｔｅｐａｔｌｙｔｍ，ａｄｏｌｔｔｕｌｔｅｈｌｙｔｍｍｏｅ．Ｔｅ，ｃｎｕｔｇｈｓｓｍｓｍｕａｉｎｃｎｃｍｐｅｅｏｂｉｄｈｗｏｅｓｓｅｄ１ｈｎｏｄｃｉｔｅｙｔｎｅｉｌｔｏａａｙｉｎ，ｃｍｐｒｄｎｌｓｓａｄｏａｅｗｉｅｅｐｒｍｅｔｌｔｓａａａａｙｉ，ｔｕｒｏｎｅｓｍｕａｉｎｍｏｅｓＣＩＣＩｔｔｘｅｈｈｉｎａｅｔｄｔｎｓｓｈｓｐｏｆｇｔｉｌｔｄｌｉＯＴＣ．ｌｉｈｏＫｅＷｏｄ：ｅｇｎｅｎｍａｈｎｒ；ｈｄａｌｓｓｅ；ｄｎｍｉｐｒｏａｃｙｒｓｎｉｅｒｇｉｃｉｅｙｙｒｕｉｙｔｍｃｙａｃｅｆｒｎｅ；ｓｍｕａｉｎｎｌｓｓｍｉｌｔａａｙｉｏ
ＡｂｔａｔＲｅｅｒｈｎｎｅｅｏｉｇｕｉｅｓｌｙａｃｔｓｌｔｒｓｒｃ：ｓａｃｉｇａｄｄｖｌｐｎｎｖｒａｄｎｍｉｅｔａｆｍｏｙｒｕｉｙｔｍａｌｙｎｉｏｔｎｏｅｎｄｓｎｎ、ｐｏｆｈｄａｌｓｓｃｅｃｎｐａａｍｐｒａｔｒｌｉｅｉｉｇｇａａｙｉｇａｄｉｒｖｎｆｈｄａｌｙｔｍ．Ｉｔｉｐｐｒｄｎｍｉｉｌｔｎｏｙｒｕｉｙｔｍｉｓｕｉｄｗｉｔｅｕｅｏｈｎｌｚｎｎｍｐｏｉｇｏｙｒｕｉｓｓｃｅｎｈｓａｅ，ｙａｃｓｍｕａｉｆｈｄａｌｓｓｏｃｅｓｔｄｅｔｈｓｆｔｅｈ

二次调节应用在液压升降机中的仿真与分析

科技风２０１７年９月上
机械化工
ＤＯＩ：１０．１９３９２／ｊ．ｃｎｋｉ．１６７１－７３４１．２０１７１７１４７
二次调节应用在液压升降机中的仿真与分析
卢青松
南华大学机械工程学院
李岚
因为液压升降机的升降主要依赖液压装置提供压力能进行工作，因此如果要改善液压升降机的能耗问题就需要从液压
装置人手，解决了液压装置的能耗问题，进而也就解决了液压节流阀；１４－二次元件；１５－负载；１６一转速传感器；１７．系统给定转升降装置的能耗问题。现在把二次调节技术与液压系统结合速；１８－ＰＩＤ控制起来，通过调节与改善绘制出仿真效果图进行分析。图１二次调节在液压升降系统中建模２二次调节的定义与控制原理
问题。增加积分环节会消除闭环系统的静差现象，如果想很好地解决闭环系统的静差问题，最好调节的大小，的大小影响着
ｆ
积分环节的作用效果，调节，也就是改善闭环系统的静差问题。
３二次调节系统模型的建立通过上面的总结，现在建立二次调节在液压升降装置的二
释放。
液压系统在控制升降机的工作过程中，主要是由各种液压阀共同作用调节的，包括节流阀、单向阀以及隔爆型电磁换向阀。此外增加液控单向阀保证在工作运转中发生意外能够及
时自锁。并且安装了超载控声报警器，能够及时发现超载与设备故障等问题。

工程机械液压系统试验台的动态特性仿真研究_图文(精)

2009年3月第37卷第3期机床与液压MACH I N E T OOL &HY DRAUL I CSMar 12009Vol 137No 13收稿日期:2008-03-05基金项目:福建省科技重大专项专题资助(2006HZ0002230;福建省教育厅科技项目资助(JA07129;厦门市科技计划项目资助(3502Z20073017作者简介:刘少辉(1983—,男,硕士研究生,研究方向为机电一体化及运载工具。

电话:0592-*******,E -mail:lsh19830720@1261com 。

工程机械液压系统试验台的动态特性仿真研究刘少辉,林少芬,刘国印,陈陪良(集美大学轮机工程学院,福建厦门361021摘要:通过对工程机械液压试验系统工作泵组的各元件进行数学建模,并采用Matlab 软件中的Si m ulink 动态仿真模块实现对液压试验系统的仿真分析;最后对溢流阀的动态特性进行了优化,并讨论了有效液体体积弹性模量对系统性能的影响。

关键词:液压系统;动态特性;Si m ulink;仿真中图分类号:N945113;TP271+131文献标识码:A 文章编号:1001-3881(20093-138-3S i m ul a ti on Study of D ynam i c Character isti cs i nHydrauli c Test System of Con structi on M ach i n eryL IU Shaohui,L IN Shaofen,L IU Guoyin,CHEN Peiliang(Marine Engineering College,J i m ei University,Xia men Fujian 361021,ChinaAbstract:The model of the components of the given hydraulic test system of constructi on machinery was set up and the syste m was si m ulated by the dyna m ic si m ulati on module of Si m ulink in Matlab .The dynam ic characteristics of the overfl ow valve were op ti 2m ized and the influence elastic modulus on the perfor mance of the syste m was discussed 1Keywords:Hydraulic syste m;Dyna m ic characteristics;Si m ulink;Si m ulati on0引言随着液压技术的不断发展与进步和应用领域与范围的不断扩大,液压传动与控制系统本身越来越复杂,要求的传递动力范围更大、控制精度更高,系统柔性化与系统各种性能要求更高,所有这些都对液压系统的设计提出了新的更高的要求。

二次调节静液传动技术在工程机械磨合试验台中的应用

ｆｒｃｎｓｒｔｏａｈｉｅｇｇｉｄ‘ ｇｅｐｒｍｅｔｌｐｌｔｏｍ／ｏｔｕｃｉｎｍｃｒｒｎ１ｎｘｅｉｎａ１ ’ ｆｒ－ａｏ ● １‘ １ｎ ‘ ｉ ‘ ３＾ａ
ＣＨＥｉｉｎ ’，ＸＩＺｉｎ，ＣＮＨｕ．ａｘＮｈ．ＨＡＮＬｕｘｅ，ＺｍｉＧｉ．ｕＨＡＮＧＪａ —ｈｏｉｎｃａ（．１兰州理工大学数字制造技术与应用省部共建教育部重点实验室，甘肃兰州２兰州理工大学机电工程学院，．甘肃兰州７０５）３００７０５；３００
摘
要：分析了二次调节静液传动技术的原理，并介绍了工程机械磨合试验台的结构特点。重点分析了
二次调节静液传动技术在工程机械磨合试验台中的模拟加载原理及控制过程。实践表明二次调节模拟加载
非常适合工程机械磨合试验台。关键词：次调节技术；二工程机械车辆磨合试验台；拟加载；模能量回收中图分类号：Ｈ１７文献标识码：文章编号：００５（０２０－８－Ｔ３Ｂ１０４８８２１）２０２００３
收稿Ｅ期：０１８１ｔ２１－．０９作者简介：陈惠贤（９６）男，１６一，甘肃兰州人，研究员，研究方
向为成套装备及其自动化技术。
２１０２年第２期
液压与气动
转矩反馈
８３Βιβλιοθήκη 化，检测转速与设定转速之差值，过该差值调节二次通元件排量进行调速，新的输入速度保持在预先设定使值上。二次调节过程是力，速度，加速度同拍的调节过程，因而可实现转速、转角、矩、率多种控制。转功

二次调节加载试验台设计

前言随着汽车行业的不断发展壮大，对各种汽车车辆的工作性能和可靠性等的要求也越来越高，尤其是在特殊路况和工作条件下运行的越野，大型重载等特种车辆，这方面的要求就更高。

对这种车辆来说，其总体工作性能和可靠性主要取决于它的发动机和轮桥，发动机为成型产品，其工作性能和可靠性等指标均已通过严格检测，设计车辆时按要求选择即可，而轮桥是另行设计的，因此为了提高车辆的工作性能和可靠性，应将重点放在轮桥上。

对于新设计制造的特种车辆轮桥，需要利用专门的高动态性能固定试验台对其进行模拟加载试验，检测各项工作性能和可靠性指标是否满足要求。

由于特种车辆轮桥的动力输入输出轴数目多，功率大、工作参数变化范围大，工况复杂多变，要对其进行接近实际条件下的全面试验，在普通试验台上是很难完成的。

以往对较简单的单项试验如疲劳寿命试验等，可在传统的液压式加载试验台[1]上进行，但其功率消耗很大，效率很低。

对稍复杂一些的综合性能试验，可在电封闭加载试验台[2]上进行，但在相同加载功率下，所用电器设备庞大复杂，另外虽然可实现功率回收，提高了效率，但由于其回收功率以电能形式回馈给电网，因而在动载变化较大时，对电网的冲击较大，某些电器元件被烧坏的情况时有发生。

哈尔滨工业大学电液伺服系统仿真与试验设备研究所，2003年利用二次调节技术成功研制出“特种车辆轮桥加载试验台”，其最大加载功率可达350kW，可模拟车辆行驶的各种复杂路况和工作状态，对多轴输入输出的轮桥进行各种综合性性能试验，是一种理想的轮桥模拟加载试验设备，它是国内成功应用二次调节技术的首例成型产品。

这种基于二次调节技术的加载系统，同传统的液压加载系统相比，可回收、储存、重新利用能量，系统效率高；多个二次元件联合工作，且其驱动、加载功能可互换；数字控制灵活可靠，系统动态性能好。

同电气加载系统相比，功率密度大、重量轻、安装空间和安装功率较小；闭环控制动态响应快，回收能量不改变形式而直接回馈给加载系统，对电网的冲击较小。

二次调节液压实验台性能及其控制的开题报告

二次调节液压实验台性能及其控制的开题报告一、研究背景和研究意义液压传动在工业自动化中广泛应用。

作为液压传动系统的核心元件之一，液压阀的性能和控制对系统的稳定性和可靠性具有重要作用。

因此，对液压阀进行研究具有重要的意义。

二次调节液压实验台是近年来液压传动领域的一个新研究方向，其具有优异的性能，能够满足液压动力传动系统的性能要求，因此具有广泛的研究意义。

本研究将针对二次调节液压实验台的性能和控制进行深入研究。

二、研究问题的概述二次调节液压实验台作为液压传动系统的核心元件之一，需要具备如下的性能：1. 明确的调节工作状态和工作模式，满足不同的控制需求。

2. 准确的调节能力，使系统满足性能参数的要求。

3. 快速的响应能力和稳定的控制性能，确保系统的安全性和可靠性。

针对这些问题，本研究将在二次调节液压实验台的性能评估和控制算法设计方面进行深入研究。

三、研究内容和方法本研究将重点研究二次调节液压实验台的性能和控制算法设计。

具体研究内容如下：1. 二次调节液压实验台的性能评估将建立二次调节液压实验台的性能测试平台，对其性能参数进行测试。

主要包括调节能力、响应速度、稳定性等。

同时，对测试结果进行分析，得出结论并作出必要的改进建议。

2. 二次调节液压实验台的控制算法设计本研究将针对二次调节液压实验台的控制算法设计进行分析和研究。

主要研究内容包括控制结构的设计、控制器的选型和参数优化等。

本研究将采用实验测试结合数学仿真的方法进行研究。

具体实验工作将在二次调节液压实验台测试平台上进行，数学仿真采用计算机模拟软件进行。

四、预期研究结果本研究将通过对二次调节液压实验台的性能评估和控制算法设计的研究，预期取得如下成果：1. 可以对二次调节液压实验台的性能进行全面的评估和改进。

2. 可以设计出满足不同控制需求的控制算法。

3. 可以为液压传动系统的研究和开发提供理论基础和实验验证。

五、研究的创新之处本研究的创新之处在于：1. 本研究将采用实验测试和仿真计算相结合的方法进行研究，使得研究结果更加具有可靠性和实用性。

工程机械多功能试验台转速控制系统动态性能分析

出转速，或二次元件的负载转矩发生变化时二次元
务部滑维娟转
建筑札械２１．１（００１上半月刊）
１３１
试验检测
ＴＥＳＴ＆ＤＥＴＥＣＴＩＯＮ
速控制系统各组件的动态数学模型，系统中各组件数学模型的组合就是系统的数学模型。在建立二次调节转速数学模型过程中，由于恒压油源部分由恒
程机械多功能试验台（以下简称试验台），该试验
台采用静液二次调节技术，用于工作装置与作业介
质相互作用的研究。作为一种通用的试验设备，它
的液压系统需要牵引各种工程机械的工作装置，并且具有一定的快速响应性和稳定性＿ ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ而转速控１ｊ
就能满足要求。另外分析系统的速度响应特性只作
ＰＤ校正分析，以获取系统的基本动态性能指标。Ｉ
１二次元件２变量油缸３．．．电液伺服（比例）阀４恒压变量液压泵５．．液压蓄能器图１静液二次调节转速控制系统原理图
反馈通道实现的ｌ，因此有必要对试验台转速控制＿３］
系统的动态性能进行研究。由于液压系统的转矩响
应特性一般优于速度响应特性ｌ］＿，所以在液压驱４
动系统的仿真中只作速度响应特性的仿真，可以认
为只要速度响应特性能满足要求，系统的响应特性

液压支架试验台加载液压系统动态特性仿真研究

响到系统密封装置、管道和液压元件，甚至使某些液压元件产生误动作而发生事故，因此要求卸载冲击压
力值不得大于公称压力的１５１％。本文通过改变软管直径参数，得到软管对系统卸载过程的影响情况，经过仿真进行参数优化以降低液压冲击现象的发生。
卸载过程中立柱下腔合理的局部压力流量曲线，并对其进行分析。过优化橡胶软管直径参数，以有效地降通可
低卸载冲击压力。关键词：液压支架试验台；液压系统；ＡＥｉＭＳｍ；ＭＡＡＢＴＬ中图分类号：Ｔ５．Ｔ３１９Ｄ３５４：Ｐ９．文献标识码：Ａ
第６期（第１３）总６期
２１００年ｌ２月
机械工程与自动化ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬＥＮＧＩＮＥＥＲＩ＆ＡＵＴ０ＭＡＴ１ＮＧ０Ｎ
Ｎｏ．６
Ｄｅ．ｃ
文章编号：６２６１（０００ — ０８０１７—４３２１）６０２— ３
１液压系统的工作过程及其特点图１液压控制原理图，对液压支架立柱在试验为
ｌ一油箱；２泵；３一溢流阀；４５一三位四通电撤抉向；１，
台内进行内加载时，压源为压力３．ａ液１５ＭＰ、流量为
单向阀阀芯的实际运动形式是开口量变大一减
小一再变大一再减小，到最后阀芯开口完全打开。直从图３和图４可以看出，卸载开始的时候压力曲线和流

二次调节伺服加载试验台控制系统鲁棒特性分析

ＫｅｒｓｓｃｎａｙｒｇｌｔｎＰＤｏｔｏ；ｄｎｍｉｏｕｔｅｓｃｍｐｎａｉｎｙｗｏｄ：ｅｏｄｅｕａｉ；Ｉｃｎｌｙａｃｒｂｓｎｓｏｅｓｔｒｏｒｏ
０引言
一次调节技术是一项新型的液压传动技术，是指对液压能转化成机械能的元件进行调节，它具有
关键词：二次调节；Ｐ１Ｄ控制；动态２
文献标识码：Ａ
Ａｎｌｓｓｏｂｓｎｓｏｔｏｈｒｃｅｉｔｓｏｒｏｌａｉｇｒｔｔｎｌａｙｉｆｏｕｔｅｓｎｒｌａａｔｒｓｉｆｅｖｄｎｏａｉａｒｃｃｃｓｏｏ
１转速控制系统的数学模型
如图１一次元件１工作于马达工况，用做驱，
动轴动力元件，它同转速传感器、控制器１构成等
图１二次调节伺服加载试验台原理图
Ｆｉ１ｐｒｎｐｌａａｅｖｌｄｉｅｔｂｄｉｈｇ．ｉｃｉｅｄｉｇｒｍｏｆｓｒｏｏａｎｇｔｓ— ｅｗｔｓｃｄｒｅｌｔｏｅｏｎａｙｒｇｕａｉｎ
液压能的重新回收与利用、效率高、系统控制性能
好等优点。二次调节加载系统是利用二次调节原理设计而成，为旋转试件（是如各种变速箱、车辆传动
桥等）进行不同转速下加载而设计的Ｉ。本文主要针
对二次调节驱动转速控制系统，进行ＰＤ控制和动Ｉ态鲁棒补偿控制对比仿真分析研究。

二次调节技术在试验台加载系统中的应用研究

化时,轴承的支承刚度也随之变化,这为采用变刚度方法的转子过临界转速技术带来了便利,但是这对采用相位补偿方法[10]的转子过临界转速技术是不利的㊂模态频率随着支承刚度的变化而变化,若改变后的模态频率超出了相位补偿的频率区间,就无法有效抑制该阶模态振动,而导致定转子之间的碰撞㊂因此,应根据所采用的转子过临界转速技术来为磁力轴承选择合适的支承刚度范围㊂从图14可以看出,在某些特定的支承刚度范围内,可能会出现某两阶相邻模态的频率差过小的现象,当转子转速处于这两个相差很小的模态频率之间时,可能会同时激发这两个相邻的模态振动,而不利于转子的振动抑制㊂因此,不论采用何种转子过临界转速控制方法,都不应将支承刚度选择在这些特定的刚度范围之内㊂主动磁力轴承是开环不稳定系统,具有负刚度特性,负刚度大小为k x(即力位移系数)㊂闭环情况下,主动磁力轴承所提供的等效刚度一般不应小于力位移系数k x[2],否则系统可能由于过大的转子振动而重新变成负刚度系统而失稳㊂因此,应该根据所采用的转子过临界转速控制方法㊁模态振型和模态频率受支承刚度的影响关系㊁磁力轴承的力位移系数以及转子的其他性能要求来综合考虑设定磁悬浮挠性转子的支承刚度范围㊂磁悬浮挠性实验转子系统中的径向磁力轴承的参数如表3所示,据此可知,支承刚度至少应为7.5×105N/m㊂表3 径向磁力轴承的参数参数数值轴承气隙s0(mm)0.4线圈匝数N160偏置电流I0(A)2.4磁极面积A(mm2)280力位移系数k x(N/m)7.49×105力电流系数k i(N/A)124.8根据图14所示的模态频率与支承刚度的关系,为了不同时激发两个相邻的挠性模态振动,转子支承刚度不宜选择在[3×107,1×108]N/m内㊂根据转子模态振型与支承刚度的关系,为了保证前4阶模态的可观性和可控性,转子支承刚度最好不大于5×106N/m㊂根据上述限制条件,磁悬浮挠性实验转子的支承刚度应选择在[7.5×105,5×106]N/m内㊂4 结论(1)对磁悬浮挠性实验转子的模态设计和分析表明,适当减小径向磁力轴承转子与位移检测环的长度之和与转子总长度的比值,可以有效改善模态的可观性和可控性㊂(2)支承刚度不但会影响转子的模态频率,也会影响模态振型,当支承刚度足够高时,某些模态的可观性和可控性将严重恶化,甚至导致径向磁力轴承和位移传感器位于振型节点的两侧,使磁悬浮转子无法顺利超越所对应的临界转速㊂(3)应综合考虑磁力轴承自身的负刚度㊁模态频率和模态振型受支承刚度的影响关系以及系统性能要求等多方面的因素来设定过临界转速的磁悬浮转子的支承刚度范围㊂参考文献:[1] S c h w e i t z e rG,B l e u l e r H,T r a x l e r A.A c t i v e M a g n e t i cB e a r i n g s‐b a s i c s,P r o p e r t i e sa n d A p p l i c a t i o no fA c t i v eM a g n e t i cB e a r i n g s[M].S w i t z e r l a n d:E T H,1994. [2] 胡业发,周祖德,江征风.电磁轴承的基础理论与应用[M].北京:机械工业出版社,2006. [3] 王洪涛,郭垒磊,万力,等.磁力轴承支承刚性转子的临界转速计算[J].中国机械工程,2010,21(8):904‐907.W a n g H o n g t a o,G u oL e i l e i,W a nL i,e t a l.C r i t i c a lS p e e d C a l c u l a t i o n o f R i g i d R o t o r S u p p o r t e d b yAM B[J].C h i n a M e c h a n i c a lE n g i n e e r i n g,2010,21(8):904‐907.[4] 李克雷,谢振宇.基于A N S Y S的磁悬浮转子的模态分析[J].机电工程,2008,25(1):1‐3.L iK e l e i,X i eZ h e n y u.M o d e lA n a l y s i so f t h e M a g-n e t i cS u s p e n s i o nR o t o rB a s e do n A N S Y S[J].M e-c h a n i c a l&E l e c t r i c a lE n g i n e e r i n g M a g a z i n e,2008,25(1):1‐3.[5] 王继强,王凤翔,宗鸣.高速电机磁力轴承‐转子系统临界转速的计算[J].中国电机工程学报,2007,27(27):94‐98.W a n g J i q i a n g,W a n g F e n g x i a n g,Z o n g M i n g.C r i t i-c a l S p e e dC a l c u l a t i o n o fM a g n e t i c B e a r i n g‐r o t o r S y s-t e mf o r a H i g hS p e e d M a c h i n e[J].P r o c e e d i n g so ft h eC S E E,2007,27(27):94‐98.[6] 周朝暾,汪希平,严慧艳.主动电磁轴承转子振动模态的分析研究[J].机械科学与技术,2004,23(10):1163‐1165.Z h o uC h a o t u n,W a n g X i p i n g,Y a n H u i y a n.B e n-d i n g M o de A n a l y s i sf o r A c t i v e M ag n e t i cB e a r i n g‐R o t o r S y s t e m[J].M e c h a n i c a l S c i e n c e a n dT e c h n o l-o g y,2004,23(10):1163‐1165.(下转第1459页)㊃2541㊃Copyright©博看网. All Rights Reserved.二次调节技术在试验台加载系统中的应用研究马登成1 杨士敏1 马登慧2 蒋小明21.长安大学道路施工技术与装备教育部重点实验室,西安,7100642.中国一拖(洛阳)动力机械有限公司,洛阳,471004摘要:通过理论分析建立了加载系统二次元件控制系统的数学模型,并利用MA T L A B 和S i m u l i n k软件进行了动态仿真分析㊂仿真结果表明:系统调整时间为0.068s ,上升时间为0.026s;系统跟踪频率为6H z 的输入信号的精度较高㊂实验结果表明:加载转矩360N ㊃m 和222N ㊃m 的阶跃载荷时,系统响应的上升时间相等(约为0.18s )㊁调整时间基本一致(约为0.4s );加载频率为1~6H z 的正弦载荷时,均值误差不大于1.24%,幅值误差在加载3H z 正弦载荷时超出了6%,其他频率下幅值误差均小于6%;当加载频率较低的实际冲击载荷时系统的跟踪性较好,响应较快㊂结果表明,加载系统的性能稳定,具有良好的动态性能与控制特性,能够满足液压底盘动态性能研究的需要㊂关键词:液压底盘;加载系统;二次调节;仿真分析;实验研究中图分类号:T H 12 D O I :10.3969/j.i s s n .1004-132X.2014.11.007S t u d y o nA p p l i c a t i o n s o f S e c o n d a r y R e g u l a t i o nT e c h n o l o g y i nT e s t B e n c hL o a d i n g S ys t e m M aD e n g c h e n g 1 Y a n g S h i m i n 1 M aD e n g h u i 2 J i a n g X i a o m i n g21.K e y L a b o r a t o r y f o rH i g h w a y C o n s t r u c t i o nT e c h n o l o g y a n dE q u i p m e n t o fM i n i s t r y ofE d u c a t i o n ,C h a n g ’a nU n i v e r s i t y,X i ’a n ,7100642.C h i n aY i t u oG r o u p C o m p a n y L i m i t e dY T O (L u o y a n g)E n g i n eM a c h i n e r y C o .,L t d .,L u o y a n g,H e n a n ,471004A b s t r a c t :A m a t h e m a t i c a lm o d e l o f t h e l o a d i n g s y s t e ms e c o n d a r y e l e m e n t c o n t r o l s y s t e m w a s e s -t a b l i s h e d t h r o u g ht h e o r e t i c a l a n a l y s i s ,a n dt h ed y n a m i cs i m u l a t i o na n a l y s i sw a sc o n d u c t e db y u s i n gMA T L A Ba n d S I MU L I N K s o f t w a r e .T h es i m u l a t i o nr e s u l ts h o w st h a t :t h ea d j u s t i n g ti m ei sa s 0.068s ,r i s e t i m e i s a s 0.026s ,a n d t r a c k i n g f r e q u e n c y i s a s 6H z t h e i n p u t s i g n a l h a sh i g hr e s po n s e a c c u r a c y .T h e e x p e r i m e n t a l r e s u l t s s h o wt h a t :w h e n t h e s t e p l o a dw i t h l o a d t o r qu e 360N ㊃ma n d 222N ㊃m ,t h e r i s et i m eo fs y s t e m r e s p o n s ei se q u a l (a b o u t0.18s ),a d j u s t i n g t i m ei se qu a l (a b o u t 0.4s ).W h e ns i n u s o i d a l l o a dw i t h f r e q u e n c y o f 1~6H z i s l o a d e d ,t h em a x i m u me r r o ro f a v e r a ge i s l e s s t h a n1.24%,t h e a m pl i t u d ee r r o r i s e x c e s s 6%w h e n3H z s i n ew a v e l o a d i s l o a d e d ,a n d i s l e s s t h a n6%u n d e ro t h e r f r e q u e n c i e s .W h e nt h ea c t u a l i m p a c t l o a dw i t hl o wf r e q u e n c y is l o a d e d ,b e t t e r t r a c k i n gp e r f o r m a n c e a n d f a s t r e s p o n s e a r e o b t a i n e d .I t s h o w s t h a t ,t h e l o a d i n g s ys t e m p e r f o r m a n c e i s s t a b i l i t y ,a n dh a s g o o dd y n a m i c p e r f o r m a n c ea n dc o n t r o l c h a r a c t e r i s t i c s ,c a n m e e t t h ed y n a m i c p e r -f o r m a n c e o f h yd r a u l i c c h a s s i sne e d s .K e y w o r d s :h y d r a u l i c c h a s s i s ;l o a d i n g s y s t e m ;s e c o n d a r y r e g u l a t i o n ;s i m u l a t i o n a n a l y s i s ;e x p e r i -m e n t a l s t u d y收稿日期:2012 12 26基金项目:中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(C H D 2010Z Y 010);长安大学高速公路施工机械陕西省重点实验室开放基金资助项目(2013G 1502059)0 引言工程机械的整机性能取决于其底盘的性能,液压底盘式工程机械更是如此㊂由于工程机械往往工作在剧烈波动的载荷工况下,故其动力系统工作环境恶劣,要研究其液压底盘的性能就需要能模拟实际工况载荷的实验设备,否则难以取得预期的效果㊂因此,笔者所在实验室研制了可以进行工程机械液压底盘性能研究的试验台㊂该试验台采用了二次调节加载系统,该系统通过调节恒压网络中的二次元件的排量来对其轴上的动力矩进行调节,从而控制整个系统的功率流,达到调速和调节扭矩的目的[1]㊂二次调节技术被广泛应用于电梯㊁车辆传动系统等[2‐4]㊂很多学者对二次调节技术进行了研究㊂如:战兴群等[5]对静液驱动二次调节扭矩加载装置的硬件解耦方法进行了研究;胡纪滨等[6]对液压二次调节加载系统负载干扰的主动抑制方面进行了研究;K o n g 等[7]进行了二次调节技术的仿真研究;T a n g 等[8]对二次调节技术在工程机械液压试验台中的应用进行了实验研究㊂这些研究都为工程机械液压底盘模拟㊃3541㊃Copyright ©博看网. All Rights Reserved.试验台的研制提供了一定的理论与实验基础㊂但是,由于试验台加载系统采用的二次调节系统是通过对其驱动系统进行加载来模拟液压底盘的不同驱动方式,进而研究不同载荷模式下工程机械液压底盘驱动系统的动态性能的,因此,加载系统的动态性能决定着试验台实验结果的可靠性和正确性㊂这就要求加载系统必须具有良好的加载精度与控制性能,因此有必要对试验台加载系统的动态性能进行仿真分析与实验研究㊂1 二次元件仿真研究1.1 二次元件控制系统的数学模型二次调节静液传动技术是一种典型的基于能量回收再利用的节能技术㊂二次调节系统由恒压油源和二次元件组成:恒压油源主要包括恒压变量泵(一次元件)和蓄能器,恒压油源的功能是将动力机的机械能转换为液压能,并在压力耦合管路中维持一个准恒定压力;二次元件采用可逆式轴向柱塞元件,其作用是将液压能转换成机械能,而转换的结果(输出转矩)通过调节二次元件的斜盘倾角加以控制㊂连接到恒压网络上的二次元件是二次调节系统的核心,二次元件的性能对系统的各项动静态性能指标具有决定性的影响㊂试验台加载系统依靠改变二次元件的排量来实现各种载荷的加载,凭借对各种参数的检测和反馈来完成各种功能的调节,如对转速㊁转角㊁转矩以及恒功率的调节等㊂该二次元件既可以用作变量液压泵也可以用作变量液压马达,当液压系统工作在驱动”工况时,二次元件工作在马达工况,输出功率;当液压系统工作在制动”工况时,二次元件由马达工况转换到泵工况工作,开始吸收功率㊂二次元件在恒压网络下工作的输出转矩为M2=p S V m a x2πγγm a xηh(1)式中,M2为二次元件的输出转矩,N㊃m;V m a x为二次元件的最大排量,m3;γ㊁γm a x分别为二次元件的斜盘摆角及其最大值,r a d;p S为恒压系统的压力,M P a;ηh为二次元件的容积效率㊂由式(1)可知,二次元件的输出转矩与其斜盘摆角近似成正比,当斜盘摆角不变时,其转矩保持稳定㊂二次元件控制系统原理如图1所示㊂该系统主要由能源动力或回馈装置(如电动机,图中未画出)㊁二次元件及其调节装置组成㊂能源动力装置提供系统的动力源或能源回馈通道,恒压网络提供恒压油源,满足二次调节系统的工作要求,二次元件控制系统根据给定的加载信号,通过控制变量油缸的活塞位置来调节二次元件的斜盘摆角,从而改变输出转矩的大小㊂图1 二次元件控制系统原理图试验台加载系统由二次元件控制系统和恒压油源组成㊂由于加载系统工作在专用恒压变量泵与蓄能器组成的恒压油源中,其动态响应性能及加载精度等主要与二次元件控制系统的动态性能有关,因此,本文只进行二次元件控制系统的仿真㊂首先建立二次元件控制系统各组件的数学模型,各组件数学模型的组合就是系统的数学模型㊂二次元件控制系统主要由电液伺服阀㊁变量控制油缸㊁二次元件㊁二次元件控制器四部分组成㊂其中变量控制油缸通过位移传感器构成一个位置小闭环[2]㊂二次元件采用斜盘(变量油缸)位置与输出转矩双闭环控制方式(转速控制系统采用位置与输出转速双闭环控制),由变量油缸位移反馈和液压泵(马达)输出转矩反馈两个回路构成,如图2所示㊂图2中,u dγ为伺服变量机构的控制输入电压,uγ为斜盘倾角反馈电压,i为伺服阀输入电流,其他符号意义见式(2)~式(12)㊂图2 二次元件系统控制方框图1.1.1 电液伺服阀电液伺服阀通常以电流i作为输入参数,以电液伺服阀的输出流量q s v作为输出参数㊂大多数电液伺服系统中,电液伺服阀的动态性能往往高于动力元件(二次元件)的动态性能㊂由于加载系统的频宽较低,而电液伺服阀的频宽大于100H z,考虑其具有一定的超调量,所以把电液伺服阀的传递函数简化为二阶振荡环节[2]㊂电液伺服阀的二阶近似传递函数为㊃4541㊃Copyright©博看网. All Rights Reserved.x v(s) e g(s)=K0(sωr+1)(s2ω2+2ξ0sω0+1)(2)式中,e g为伺服放大器输入电压,V;x v为伺服阀阀芯位移,m;K0为伺服放大器和伺服阀的综合放大系数, r a d/V;ωr为伺服阀等效惯性环节转折频率,r a d/s;ω0为伺服阀等效二阶振荡环节固有频率,r a d/s;ξ0为伺服阀等效二阶振荡环节相对阻尼比㊂在二次调节扭矩加载系统中,电液伺服阀的频率响应远大于整个系统的频宽,因而伺服阀的传递函数可以简化为比例环节:q L=K V i(3)式中,q L为变量控制油缸的输入流量,m3/s;K V为伺服阀流量增益,(m3/s)/A㊂1.1.2 变量控制油缸变量控制油缸以输入流量q L作为输入参数,以油缸活塞位移x p作为输出参数,它的两腔压差p L为中间参数㊂变量控制油缸的流量连续性方程经L a p l a c e变换后为q L=A s Y+(C t c+V t4βe s)p L(4)式中,A为变量控制油缸有效作用面积,m2;Y为变量控制油缸的活塞位移,m;C t c为变量控制油缸总泄漏系数, m3/(s㊃P a);V t为伺服阀至变量控制油缸的总容积,m3;βe为工作液体的体积弹性模量,N/m2㊂变量控制油缸的力平衡方程为A p L=(m s2+B P s+K)Y+F L(5)式中,m为折算到变量控制油缸活塞的等效质量,k g;B P 为变量控制油缸活塞及负载的黏性阻尼系数,N㊃m/r a d; K为负载的弹簧刚度,N/m;F L为作用在活塞上的外干扰负载及摩擦力,N㊂如果不计F L,则可得电液伺服阀的阀芯位移对变量控制油缸活塞位移的传递函数:Y(s) x v(s)=K q AK c e K t v(sωk+1)(s2ω2h+2ξh sωh+1)(6)式中,K t v为变量油缸对中弹簧刚度,N/m;K q为伺服阀流量放大系数,m2/s;K c e为总流量压力系数,m5/N㊃s;ωk为动力机构等效惯性环节转折频率,r a d/s;ωh为液压固有频率,r a d/s;ξh为液压相对阻尼比㊂变量控制油缸活塞的位移对二次元件输出斜盘摆角的传递函数为t a nγ=Y ra≈γ(7)γ(s)Y(s)=1/r a=KγY(8)式中,r a为二次元件摆动斜盘的有效半径,m;Kγ为变量控制油缸反馈系数,V/r a d㊂1.1.3 二次元件排量方程二次元件排量方程为V=V m a xγm a xγ≈V m a xY m a x Y(9)式中,Y m a x为二次元件变量控制油缸活塞的最大位移, m㊂二次元件加载时工作在泵工况,力矩平衡方程为M L=p S V m a x2πγγm a xηh+J'2s2θ+B'2sθ+J'1s2θ+B'1sθ(10)二次元件被动加载时工作在马达工况,力矩平衡方程为p S V m a x2πγγm a xηh=J'2s2θ+B'2sθ+M L+J'1s2θ+B'1sθ(11)式中,J'2为二次元件到转矩/转速传感器的总转动惯量; B'2为二次元件到转矩/转速传感器的总黏性阻尼系数; M L为转速/转矩传感器检测到的负载转矩;J'1为驱动马达到转矩/转速传感器的总转动惯量;B'1为驱动马达到转矩/转速传感器的总黏性阻尼系数;θ为二次元件主轴转角,r a d㊂变量控制油缸反馈环节为e g(s)=u dγ(s)-uγ(s)=u dγ(s)-KγY(s)(12)联立式(2)~式(12),可得图3所示的二次元件机构系统的传递函数方框图㊂其中,u M为力矩马达电磁弹簧反馈电压,V;K M为力矩马达电磁弹簧刚度,N㊃m/r a d;K tγ为斜盘倾角至输出转矩的转换系数,N ㊂图3 二次元件控制系统的传递函数方框图1.2 仿真模型的建立与分析建立系统的数学模型后,利用MA T L A B和S i m u l i n k软件对系统进行动态仿真分析,根据二次元件控制系统传递函数方块图,并将表1所列出的相应系统参数代入公式[1],得到二次元件控制系统的仿真模型,见图4,仿真结果见图5㊁图㊃5541㊃Copyright©博看网. All Rights Reserved.6㊂表1中各参数含义如下:K t 为力矩马达的中位电磁力矩系数;K a 为弹簧管力矩刚度;R p 为每个线圈回路中放大器的内阻;R c 为单个线圈的电阻;E y 为工作液体的体积弹性模量;K P 为比例控制参数;K I 为积分控制参数;K D 为微分控制参数㊂表1 伺服变量机构子系统仿真参数表参数名参数值参数名参数值参数名参数值K 0(r a d /V )1.88×10-4R p(Ω)9000K q(m 2/s )0.13γ(r a d )0.035R c (Ω)1000K c e (m 5/N ㊃s)9.18×10-13ωr(r a d /s )816ωk(r a d /s )1178E y (N /m 2)1.29×109ω0(r a d /s)2088ωh(r a d /s)5425K t γ(r a d /m )34.9ξ00.35ξh 0.021K γ(V /r ad )9.454K t(N ㊃m /A )6.558A(m 2)5.45×10-4K P 0.0108K M(N ㊃m /r a d )21.93V t(m 3)2.2×10-5K I 0.125K a(N ㊃m /r a d)28.91K t v(N /m )5292K D0.03125m (k g)5由以上仿真结果可得加载系统的部分动态响应指标:系统调整时间t ps =0.068s ;上升时间t pr =0.026s ㊂系统跟踪频率为6H z 的输入信号的精度较高㊂根据文献[9]对工程机械牵引载荷的分析,工程车辆工作阻力频率变化范围一般为1~5H z㊂所以试验台二次调节加载系统基本能够满足实验时加载的需要㊂2 加载系统动态性能实验研究实验中利用加载系统对试验台的液压驱动系统分别施加转矩大小为222N ㊃m ㊁360N ㊃m (系统加载的额定转矩)的阶跃载荷和频率为1H z㊁2H z ㊁3H z ㊁4H z ㊁5H z ㊁6H z 的正弦载荷,模拟工程机械实际工作过程中的冲击载荷,研究加载系统的稳定性㊁快速响应性等动态特性㊂2.1 加载系统的阶跃响应性能实验及数据分析(1)加载222N ㊃m 转矩的阶跃响应性能实验㊂图7所示为加载222N ㊃m 阶跃载荷时加载系统响应实验结果,加载初值为23N ㊃m ,发动机油门不变,空载转速为1820r /m i n,液压泵排量固定为部分排量,液压马达全排量㊂由图7可得,加载超调量为7.5455%,上升时间为0.18s ,调整时间为0.38s ,系统表现出较好的动态性能和控制特性㊂图4 二次元件机构系统仿真模型图图5 阶跃响应曲线(2)加载360N ㊃m 转矩的阶跃响应性能实验㊂图8所示为加载360N ㊃m 阶跃载荷时加载系统响应实验结果,加载初值为23N ㊃m ,发动机油门不变,空载转速为1820r /m i n ,液压泵排量固定为部分排量,液压马达全排量㊂由图8可以得图6 跟踪6H z 正弦输入信号的响应曲线出,系统加载超调量为9.1166%,上升时间为0.18s ,调整时间为0.4s㊂(3)加载阶跃载荷响应实验结果分析㊂从表2可知,加载系统在加载360N ㊃m 和222N ㊃m㊃6541㊃Copyright ©博看网. All Rights Reserved.图7 加载222N ㊃m 阶跃载荷时系统响应结果图8 加载360N ㊃m 阶跃载荷时系统响应结果的阶跃载荷时,虽然载荷值发生了变化,但是系统响应的上升时间相等(约为0.18s )㊁调整时间基本一致(约为0.40s),只是超调量随着阶跃载荷值的增加而增大了,说明加载系统的性能稳定㊁快速性好㊂加载转矩误差不超过0.2%,说明试验台的加载系统加载精度较高㊂实验结果表明,试验台加载系统加载阶跃载荷时具有良好的动态性能与控制特性㊂表2 加载阶跃载荷时响应实验结果汇总阶跃载荷(N ㊃m )360222终值(N ㊃m )360.1897222.401峰值(N ㊃m )390.9417237.470超调量(%)9.11667.5455上升时间(s )0.180.18调整时间(s )0.400.38加载转矩误差绝对(N ㊃m )0.18970.401相对(%)0.052690.182.2 加载系统的正弦响应性能实验及数据分析利用加载系统施加按正弦规律变化的动态转矩,转矩均值为200N ㊃m ,幅值设为80N ㊃m ㊂实验时将发动机油门固定,空载转速为1820r/m i n ㊂正弦载荷的频率分别为1H z ㊁2Hz㊁3H z ㊁4H z ㊁5H z ㊁6H z ㊂实验结果分别见图9~图14㊂在数据处理时主要处理加载转矩,驱动系统中马达的转速作为参考,表3为正弦加载响应性能实验结果汇总㊂从表3可知,加载系统能够满足正弦载荷动态加载的要求,且均值与幅值都能够很好地复现给定值,均值误差不大于1.24%,幅值误差在加载3H z 正弦波载荷时超出了6%,其他频率下均小于6%,这说明动态响应频率达到6H z 时,仍图9 1H z 时马达转速㊁转矩的变化曲线图10 2H z 时马达转速㊁转矩的变化曲线图11 3H z 时马达转速㊁转矩的变化曲线图12 4H z 时马达转速㊁转矩的变化曲线图13 5H z 时马达转速㊁转矩的变化曲线具有足够的加载精度和较好的动态性能㊂由于工程机械工作阻力的频率变化一般小于5H z,因此加载系统能够满足这一范围的动态模拟加载的要求㊂㊃7541㊃Copyright ©博看网. All Rights Reserved.图14 6H z时马达转速㊁转矩的变化曲线表3 正弦加载响应性能实验结果汇总表正弦载荷频率(H z)转矩平均值(N㊃m)转矩最大值(N㊃m)转矩最小值(N㊃m)ΔM T(N㊃m)均值误差(%)幅值误差(%)1199.7118283.4958114.1823169.31350.145.821 2199.2022283.7964115.9018167.89460.404.934 3198.7801285.5089111.7292173.77970.618.612 4198.6439280.605117.1544163.45060.682.157 5197.5172281.4391113.407168.03211.245.020 6198.8893280.1185114.6776165.44090.563.401 注:ΔM T=转矩最大值-转矩最小值㊂2.3 加载系统模拟动态载荷的实验加载系统的另一要求是复现工程机械实际工作的动态载荷,对平稳或非平稳随机载荷进行模拟,通过二次元件对驱动马达进行加载可拓宽研究范围,使研究结果更具真实性和普遍性㊂试验台可以通过操纵台的模拟输入端口处设置的两个模拟载荷谱载荷输入端子进行随机载荷谱的输入㊂目前试验台还未能完全模拟工程机械真实动态载荷,在进行随机波动载荷模拟加载时,通过调节电位计改变电压的办法来模拟随机载荷㊂载荷增加时的变化速率范围为6.5~30N㊃m/s,加载时间间隔为0.5~10s不等;载荷减小时的变化速率为55N㊃m/s㊂通过人工手动加载的方式来了解试验台加载系统加载随机动态载荷的跟踪性㊁响应性以及控制特性㊂人工手动模拟加载动态载荷实验结果见图15㊂图15 模拟动态加载实验中马达转速㊁加载转矩㊁压力变化曲线从图15可以看出:随着施加在驱动马达上的转矩增大,系统压力也增大,这是由于在马达排量不变的情况下,系统压力随着外负载的增加而增大;马达转速随着加载转矩的增大而减小,这是由于外载荷的增加,导致发动机转速减小,系统流量减小;当载荷很大时,发动机转速急剧下降,加上系统容积效率下降,使马达转速很小,反之,当加载在驱动马达上的转矩减小时,系统压力也随着转矩的减小而减小,而马达转速则随着加载转矩的减小而增大㊂可以看出,在加载转矩变化时,驱动系统的压力与马达转速同时变化㊂由于手动施加动态载荷的变化速度较慢,所以实验结果只能说明加载系统对频率较低的实际载荷谱的跟踪性较好,响应较快,控制特性良好㊂因此,只要有合适的载荷谱,就可以通过操控台内设置的模拟输入端子实现载荷谱加载的输入㊂试验台的加载系统今后需要在软硬件上进一步完善,要实现不仅能从模拟端子输入载荷谱,还能通过控制软件输入载荷谱;不仅能输入实际采集的动态载荷信号,还能输入通过仿真得到的各种典型的工程机械模拟载荷谱㊂若能实现这一目标,则将给工程机械液压底盘动态性能的研究带来极大的方便㊂3 结论(1)系统仿真结果为:系统调整时间t p s= 0.068s;上升时间t p r=0.026s㊂系统跟踪频率为6H z的输入信号的精度较高㊂仿真结果表明,试验台二次调节加载系统能够满足需求㊂(2)加载系统分别加载转矩为360N㊃m和222N㊃m的阶跃载荷时,虽然载荷值大小发生了变化,但是系统响应的上升时间相等(约为0.18s)㊁调整时间基本一致(约为0.4s),说明加载系统的性能稳定,快速性好㊂实验结果表明试验台加载系统在加载阶跃载荷时具有良好的动态性能与控制特性㊂(3)加载系统能够满足正弦载荷动态加载的要求,且均值与幅值都能够很好地复现给定值,均值误差不大于1.24%,幅值误差在加载3H z正弦波载荷时超出了6%,其他频率下均小于6%,具有足够的准确度和具有较好的动态性能,满足工程机械工作阻力变化频率范围的需求㊂(4)加载系统可以通过模拟输入端子实现载荷谱加载的输入,其跟踪性和响应特性较好,但是还应在软硬件上进一步完善,以满足液压底盘动态性能研究的需要㊂㊃8541㊃Copyright©博看网. 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工程机械液压系统动态性能试验台的仿真模型搭建及仿真验证研究

工程机械液压系统动态性能试验台的仿真模型搭建及仿真验证研究摘要：本文成功搭建了液压系统动态性能试验台的仿真模型，并与物理试验系统进行了仿真验证，其研究成果进一步完善将可运用于工程机械液压系统动态性能的仿真及半物理仿真研究，并为指导液压系统性能试验台的改进、优化提供理论基础，这种研究方法对推广到其它工程领域液压系统性能试验的研究具有重要的指导意义。

关键词：工程机械；液压系统；动态性能；EASY5；仿真分析iAbstract: This paper built the success of the test bed of hydraulic system dynamic performance simulation model, and physical test system is simulated, the research results will be further perfect used in project mechanical hydraulic system dynamic performance of the simulation and half a physical simulation research, and to guide the hydraulic system of the test bed of performance improvement, the optimization provides the theoretical foundation, this kind of research methods for promotion to other engineering field hydraulic system performance test research has important significance.Key Words: engineering machinery; Hydraulic system; Dynamic performance; EASY5; The simulation analysis I研究和开发通用化的液压系统动态性能试验台，对液压元件或系统进行性能测试，在液压系统设计、分析和改进中具有十分重要的价值。

采煤机截割部二次调节液压加载试验台

采煤机截割部二次调节液压加载试验台王洁;王慧【摘要】针对采煤机截割部加载试验能耗大、能量回收利用困难等问题，提出一种基于二次调节技术的具有能量回收功能的液压封闭式加载系统方案。

该系统采用一对二次元件并联于恒压网络的对称式结构，实现被试件的驱动、模拟加载和能量的回收再利用。

详细介绍了系统的总体结构、模拟加载系统的工作原理及其控制系统组成。

以350 kW装机功率进行了仿真和试验研究，试验结果表明：该能量回收加载系统具有良好的静态、动态特性和转速、转矩调节功能，高负载工况功率回收率达40％以上，节能效果显著。

%Based on secondary regulation technology,an enclosed hydraulic loading system scheme with energy harvesting capabilities was put forward to solve the difficulties such as large energy con-sumption,energy recovering and utilization.This system realized the driving and simulated loading function to the test part,and achieving the energy recovering and utilization by using the symmetric structure with two secondary regulation elements connected in the constant pressure network parallel-ly.The overall structures of the system,the working principles and control system of the simulated loading system were presented in detail.At last,under 350 kW installedpower,based on the simula-tion and the experimental research,the results show that the energy recovery loading system may be loaded with good static characteristics and dynamic characteristics,the speed and torque regulation function may work efficiently.The power recovery rate maycome to more than 40% at high load, thus the new system's energy-saving effect is remarkable than usual.【期刊名称】《中国机械工程》【年(卷),期】2016(027)014【总页数】7页(P1953-1959)【关键词】采煤机截割部;液压加载;试验台;二次调节【作者】王洁;王慧【作者单位】辽宁工程技术大学，阜新，123000;辽宁工程技术大学，阜新，123000【正文语种】中文【中图分类】TD421随着我国煤炭企业采煤工作面单产水平的提高和高产高效矿井的大量涌现，企业对大功率采煤机的需求与日俱增。

二次调节伺服加载试验台转速控制系统的动态鲁棒补偿

二次调节伺服加载试验台转速控制系统的动态鲁棒补偿
王慧;李洪人;齐潘国
【期刊名称】《机床与液压》
【年(卷),期】2004(000)010
【摘要】针对二次调节伺服加载试验台转速控制系统,分析了参数变化和耦合干扰对系统控制性能的影响.仿真结果表明,系统等效转动惯量和等效阻尼系数的变化以及负载压力和加载转矩的波动干扰,对系统控制性能的影响较大.为了消除系统参数变化和耦合干扰的影响,利用动态鲁棒补偿方法,即在PID控制基础上,加入归零因子环节和低通滤波器,对转速控制系统进行改进,使系统获得了很强的鲁棒性,大大地提高了系统的控制性能.
【总页数】4页(P50-52,47)
【作者】王慧;李洪人;齐潘国
【作者单位】哈尔滨工业大学机电工程学院,哈尔滨,150001;哈尔滨工业大学机电工程学院,哈尔滨,150001;哈尔滨工业大学机电工程学院,哈尔滨,150001
【正文语种】中文
【中图分类】TP273.2
【相关文献】
1.动态鲁棒补偿及其在改善跟踪伺服系统低速跟踪性能中的仿真验证 [J], 周新良
2.基于二次调节伺服加载试验台的鲁棒补偿控制 [J], 王慧;杨婷婷;王超;李华君
3.二次调节伺服加载试验台转矩控制系统的动态鲁棒补偿 [J], 王慧;杨婷婷;王超;
孙文君
4.二次调节伺服加载系统的耦合影响与鲁棒补偿 [J], 王慧;李洪人;齐潘国
5.动态鲁棒补偿及其在改善电液伺服马达低速性能中的应用 [J], 曹健;周新良;李尚义;赵克定
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科技论坛1概述
工程机械车辆液压底盘模拟加载试验台的主要工作是进行车辆的工况模拟，可以为车辆提供各种的不同工况环境进行试验，从而研究不同工况条件下液压底盘在运行过程的性能变化。

车辆底盘是车辆的重要组成部分，它与车辆总体性能息息相关。

利用试验台进行模拟实际地面情况试验,全面试验车辆底盘的动态性能，实现各车辆底盘的高动态性能的模拟，可以大幅度缩短研发新车的周期还可以降低研发成本。

工程机械车辆液压底盘模拟加载试验台为各种车辆的分析及设计提供了良好的试验平台，对车辆的设计分析及研发有种重要影响。

2工程机械车辆液压底盘模拟试验台的组成与原理
工程机械车辆液压底盘模拟试验台主要构成部分包括能量回收系统、驱动系统、控制系统以及模拟加载系统四大子系统。

各组成系统之间相互协调，共同实现试验台的各功能，模拟加载系统所需的动力源由能量回收系统提供,同时在二次元件的泵工况使用情况下能量回收系统为它提供能量回馈通道，其中能量回收系统的组成部分有直流调速电机、电机控制器以及配、供电网络。

模拟加载系统是试验台的关键组成部分,由二次元件、电液伺服阀、变量油缸、传感器以及控制器组成，它与驱动系统关联，驱动系统的加载由它进行,并对液压底盘驱动系统在各种载荷模式下的工作性能进行考核，其中驱动系统利用柴油发动机进行发动机驱动轴动力的模拟,还可以进行车辆液压底盘在不同工况不同载荷模式下的模拟，驱动系统的组成部分包括柴油发动机、两变量马达以及变量泵。

最后可以利用控制系统实现对整个系统的控制，控制系统主要包括PLC 、现场总线以及计算机。

原理图如图1。

3二次调节模拟加载试验台的动态特性研究
为了对实验的动态特性进行研究，首先应该建立试验台的数学模型。

为了得到试验台的整体数学模型应该先建立调速电机、恒压变量泵马达(一次元件)、蓄能器、驱动系统转速控制以及二次调节转矩系统的
数学模型,最后综合得出二次调节模拟加载试验台的数学模型，
数学模型如图2所示。

在进行直流调速电机数学模型建立时，电机的控制方式选择的是由电流、转速两个负反馈回路所组成的双闭环转速控制的方式。

建立蓄能器数学模型时需进行热力学及流体力学方面的假设。

通过对该模型的分析，可以知道在恒压变量泵马达(一次元件)与直流调速电机的输出转速之间有耦合关系存在,为了保证一个不变的工作压力，系统可以根据电机转速的变化进行相应的输出流量调节。

通过增加液压蓄能器实现对恒压网络的压力维持的保证。

系统在实际的调试过程中，应以一次元件输入转速要求为根据从而对电机的输出转速进行相应的设定,通过电机调速系统的双闭环转速控制可以实现电机转速的控制，由于一次元件具有良好的鲁棒性能，因此一定程度上不会受到转速波动的影响，因此可以认为恒压网络的压力在一定程度上是维持一定值不会出现大幅度波动。

通过进一步的分析，可以知道二次元件的输出转矩受到了恒压网络压力波动的较大影响，同时恒压网络的压力也因二次元件输出流量的变化而受到干扰。

而驱动系统输出转速与二次元件输出转矩两者之间互相影响的程度较大，耦合现象比较严重,转矩的加载控制精度会因转速而受到较大的制约，同时转矩的变化也同样对驱动系统有着一定程度的影响，尤其是转速稳定性这一方面。

因此,系统解耦是保证系统稳定工作的必要过程。

工程机械车辆液压底盘模拟加载试验台在控制结构和物理机构的双重条件约束的作用下，通过对其整体数学模型进行分析，整个系统中的各子系统之间大部分有耦
合关系存在，各系统之间相互影响，这对于系统性能来说，是有一定影响的。

4结论
本文主要介绍了工程机械车辆液压底盘模拟加载试验台的组成及原理，同时对二次模拟加载试验台的动态特性进行了分析研究。

通过对系统的分析研究,可以知道工程机械车辆液压底盘模拟加载试验台在控制结构和物理机构的双重条件约束的作用下,系统的各个子系统之间并不是独立的而是相互影响，共同协作完成系统工作的，因此各子系统的
大部分输出量之间会产生耦合关系，
各个输出量互相影响。

其中存在一个两输入两输出耦合系统会对控制系统造成较大影响，这一耦合系统是由于二次调节转矩控制子系统和驱动系统的转速控制子系统之间存在严重的耦合关系造成的,为了进一步提高控制系统的性能,必须对两者进行解耦工作。

本文通过对工程机械车辆液压底盘二次调节模拟加载试验台的动态特性的研究，能够为工程机械车辆液压底盘二次模拟加载试验台的进一步完善发展提供了一定的理论基础。

参考文献
[1]王春行.液压控制系统[M].北京：机械工业出版社,2003.[2]陈伯时.电力拖动自动控制系统[M].北京：机械工业出版社,2004.
[3]战兴群,张炎华,赵克定.二次调节系统中液压蓄能器数学模型的研究[J].中国机械工程,2001,12(5):45-46.
工程机械车辆液压底盘二次调节模拟加载试验台
的动态特性研究
陈星宁
（湖南高速铁路职业技术学院，湖南衡阳421001）
摘要：工程机械车辆液压底盘模拟加载试验台可以为工程机械车辆的各种工况进行模拟，从而研究液压底盘在运行过程中所受到
的影响，为各种车辆的分析及设计提供了良好的试验平台。

本文介绍了工程机械车辆液压底盘模拟加载试验台的组成及原理，对二次模拟加载试验台的动态特性进行了分析研究，能够为二次模拟加载试验台的进一步完善发展提供了理论基础。

关键词：模拟加载；数学模型；动态特性图1工程机械液压底盘模拟试验台的组成与原理
图2二次调节转矩模拟加载系统的整体数学模
型
37··。