检索结果-内蒙古大学图书馆

航空学报 2025年第2期46卷 319-334页

作者：姚静杨帅王梦阳王佩燕山大学机械工程学院秦皇岛066000 燕山大学河北省重型机械流体动力传输与控制实验室秦皇岛066000

高速开关式数字阀是航空液压系统核心控制元件之一,直接关乎飞行器的性能与运行安全。响应时间是数字阀首要指标,通过提高激励电压可以有效改善动态特性,但容易造成过多能量消耗和温升,进而带来电磁力等多方面性能退化,甚至出现匝间击... 详细信息

高速开关式数字阀是航空液压系统核心控制元件之一,直接关乎飞行器的性能与运行安全。响应时间是数字阀首要指标,通过提高激励电压可以有效改善动态特性,但容易造成过多能量消耗和温升,进而带来电磁力等多方面性能退化,甚至出现匝间击穿、烧毁等安全事故。针对以上问题提出了一种新型低功耗数字阀。在磁路中引入永磁体,利用永磁体的磁场维持工作状态,仅在启闭过程激励瞬时电压,从而降低阀的功耗,以减弱数字阀高响应与低温升之间的设计矛盾。在此基础上,分别建立了永磁体磁场和电磁场混合励磁下低功耗数字阀的理论模型和有限元模型,研究了关键参数对其电磁特性、动态特性和能耗特性影响。最后,搭建了数字阀试验台,对仿真模型及分析结果进行验证。试验表明,与搭配先进控制方法的传统数字阀相比,低功耗数字阀启闭响应时间分别缩短49.3%和35.6%,流量可控区间扩展20%。大占空比下,低功耗数字阀温升最高降低40℃,且温升不受占空比影响,低功耗数字阀对提升航空液压系统性能及安全性具重要意义。

关键词：低功耗数字阀磁场耦合动态特性静态特性温升

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考虑时滞因素的负载口独立系统模式切换平稳性研究

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中国机械工程 2025年第3期36卷 414-425页

作者：陈俊翔姜宏达孔祥东艾超燕山大学起重机械关键技术全国重点实验室秦皇岛066004 燕山大学河北省重型机械流体动力传输与控制实验室秦皇岛066004

负载口独立阀在液压系统中实现进出节流口解耦控制,可支持多种控制模式,但由于切换时系统动态响应和控制器时延易导致系统模态与控制器模式异步,引发压力冲击和失稳问题。提出了一种基于负载口独立系统的稳定切换策略,该策略引入“慢切... 详细信息

负载口独立阀在液压系统中实现进出节流口解耦控制,可支持多种控制模式,但由于切换时系统动态响应和控制器时延易导致系统模态与控制器模式异步,引发压力冲击和失稳问题。提出了一种基于负载口独立系统的稳定切换策略,该策略引入“慢切换”思想,考虑系统时延并结合Lyapunov稳定性理论,基于模态相关平均驻留时间提出异步切换系统动态驻留时间的边界值求解方法。相比于传统平均驻留时间方法,该方法得到了更短驻留时间,解决了线性切换系统异步切换下的稳定控制问题,既保证了切换瞬间的稳定性,又能减小驻留时间对系统响应的影响。基于抢险救援车斗杆挖掘动作进行控制策略仿真验证,结果表明,存在时滞情况下,模式切换前后液压系统压力冲击减小80%以上,执行器速度振荡幅值降低接近20%,有效改善了抢险救援车执行机构的运行平稳性。

关键词：时滞系统模式切换负载口独立压力/流量控制

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带有双层套管接头的航空管路振动特性研究

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机械设计 2025年第2期42卷 68-74页

作者：权凌霄付晨姚仁逸郭长虹燕山大学机械工程学院燕山大学河北省重型机械流体动力传输与控制实验室

双层套管接头是飞机燃油管路连接使用的一种柔性管接头，可以对所连接的管路进行位移与转角的补偿，具有复杂的力学特性。文中依据套管接头结构组成，分析了带有双层套管接头的航空管路内、外管与柔性接头间的振动耦合机制；采用ABAQUS... 详细信息

双层套管接头是飞机燃油管路连接使用的一种柔性管接头，可以对所连接的管路进行位移与转角的补偿，具有复杂的力学特性。文中依据套管接头结构组成，分析了带有双层套管接头的航空管路内、外管与柔性接头间的振动耦合机制；采用ABAQUS软件建立了含有管路、P形卡箍、支架及双层套管接头的管路单元有限元模型，针对于管路单元开展了约束模态分析，针对管路前8阶固有频率探究了摩擦因数及套管接头对固有频率的影响；最后搭接振动系统测试平台，通过对频域响应的测量，验证了仿真结果的有效性。结果表明：各阶固有频率随着摩擦因数的增大和套管接头的存在而降低，考虑套管接头和不考虑套管接头的固有频率误差最大约为81.17%,有限元仿真时选择摩擦因数为0.6时所得固有频率与试验结果的误差最小。

关键词：双层套管接头飞机燃油系统摩擦因数模态分析

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高速轴向柱塞泵吸油压力对空化特性的影响

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液压与气动 2025年第1期49卷 50-60页

作者：李莹徐良玉王飞李帅马健伟杨亚森燕山大学机械工程学院河北秦皇岛066004 河北省重型机械流体动力传输实验室河北秦皇岛066004

高速轴向柱塞泵因其体积小且功重比大的特点被广泛应用于航空航天领域,但随着转速的提高,出现吸油能力不足和内部空化现象,限制其转速的提升。研究了柱塞泵在不同转速下改变吸油压力对空化现象的影响,并且通过实验验证。结果表明:位于... 详细信息

高速轴向柱塞泵因其体积小且功重比大的特点被广泛应用于航空航天领域,但随着转速的提高,出现吸油能力不足和内部空化现象,限制其转速的提升。研究了柱塞泵在不同转速下改变吸油压力对空化现象的影响,并且通过实验验证。结果表明:位于柱塞泵吸油区域的柱塞腔、配流盘三角槽、柱塞缸体吸油孔内出现明显的空化现象,提高吸油压力可以抑制空化现象的发生;泵在任一吸油压力下都有其不发生空化的最大临界转速。研究成果可以指导高速轴向柱塞泵吸油区域的优化设计。

关键词：空化流场分析结构优化性能测试

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轻量化卷积神经网络在调门油动机故障诊断中的应用

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液压与气动 2025年第2期49卷 58-68页

作者：姜万录杨旭康赵永会唐恩宇吴凤和燕山大学河北省重型机械流体动力传输与控制实验室河北秦皇岛066004 燕山大学机械工程学院河北秦皇岛066004

针对调门油动机故障诊断困难、检修效率低的问题,利用ShuffleNetV2网络结构高并行和低碎片化的特点,将其特征提取基本模块一维化,并针对调门油动机故障诊断10分类的任务,构建了一种1D_ShuffleNetV2轻量化网络。基于调门油动机一维振动信... 详细信息

针对调门油动机故障诊断困难、检修效率低的问题,利用ShuffleNetV2网络结构高并行和低碎片化的特点,将其特征提取基本模块一维化,并针对调门油动机故障诊断10分类的任务,构建了一种1D_ShuffleNetV2轻量化网络。基于调门油动机一维振动信号,将1D_ShuffleNetV2与1D_MobileNetV3、1D_ShuffleNetV1以及传统的一维残差网络模型进行对比试验。结果表明,1D_ShuffleNetV2的轻量化程度最高、训练时收敛速度最快、稳定性最高,且能够在保持高分类精度的同时,有效地提升数据处理速度。这为调门油动机的健康监测和故障诊断提供了一种新的技术方案,可在保证调门油动机诊断精度的同时,降低对边缘端设备的硬件资源需求。

关键词： 1D_ShuffleNetV2 轻量化调门油动机故障诊断

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变容式非金属压力油箱柔性壳体优化设计方法

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机械工程学报 2025年

作者：姚静王定煜何蔼雯郝金鹿汪飞雪燕山大学机械工程学院燕山大学河北省重型机械流体动力传输与控制实验室燕山大学河北省轻质结构装备设计与制备工艺技术创新中心

变容式液压油箱因其油液带压、体积小、质量轻而受到广泛关注。变容式液压油箱通过自身柔性壳体形状改变以补偿系统油液容积差，而壳体的合理设计对油箱整体寿命和油箱稳定压力输出至关重要。为实现油箱壳体满足强度与轻量化的高效设计... 详细信息

变容式液压油箱因其油液带压、体积小、质量轻而受到广泛关注。变容式液压油箱通过自身柔性壳体形状改变以补偿系统油液容积差，而壳体的合理设计对油箱整体寿命和油箱稳定压力输出至关重要。为实现油箱壳体满足强度与轻量化的高效设计，提出一种变容式非金属压力油箱柔性壳体优化设计方法。首先，根据油箱壳体的基础构型结构关系确定油箱结构容积数学模型，并通过对油箱壳体分析，建立油箱壳体环向应力、轴向应力和壳体质量的性能指标参数模型。然后，确定待优化变量参数及其范围，并以环向应力、轴向应力和壳体质量三者最小作为优化目标函数。在加工尺寸和油箱容积等约束下，基于多目标遗传算法对油箱结构进行优化，得到Pareto最优解集。最后，基于质量功能展开方法定义油箱壳体的参数关系矩阵，构建油箱壳体设计的综合评价函数确定最佳的解，并利用有限元仿真进行应力计算，验证了该方法的可行性。该设计方法为液压油箱轻量化设计与优化提供理论指导。

关键词：液压油箱非金属油箱变容柔性壳体优化设计

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蝶形放气活门敏感间隙污染颗粒侵入及优化

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液压与气动 2025年第3期49卷 34-42页

作者：惠锡铭王欢尹文龙杜冉恒潘利江张晋中国航发长春控制科技有限公司吉林长春130102 燕山大学机械工程学院河北秦皇岛066004 河北省重型机械流体动力传输实验室河北秦皇岛066004

蝶形放气活门常用于释放轴流压气机出口部分空气以防止发动机喘振。在飞行器使用过程中,空气中污染颗粒可能侵入活门关键间隙,导致阻力矩增加,甚至引发机械卡死。基于活门工作原理及使用环境,采用计算流体力学分析活门不同工况下的流场... 详细信息

蝶形放气活门常用于释放轴流压气机出口部分空气以防止发动机喘振。在飞行器使用过程中,空气中污染颗粒可能侵入活门关键间隙,导致阻力矩增加,甚至引发机械卡死。基于活门工作原理及使用环境,采用计算流体力学分析活门不同工况下的流场状态。依据流场条件及颗粒属性,应用计算流体力学-离散元法得到颗粒在活门中的运动轨迹和间隙侵入规律。结果表明:随着温度的提升,进口质量流量逐渐降低,进口速度逐渐提升;全关工况下的污染颗粒从蝶板两侧间隙射出,全开工况下的颗粒从主通道流出;小直径、低密度的污染颗粒在活门流场中有较好的跟随性。提出一种抗污染隔环,用以阻碍颗粒污染物侵入敏感间隙,为放气活门抗污染性能提升及结构优化提供理论基础。

关键词：蝶形放气活门 CFD-DPM 敏感间隙颗粒侵入

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高频时变负载下大规模离散系统的双层滑模控制研究

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中国机械工程 2025年

作者：贾存德孔祥东李韶光李俊飞张钧勇冯俊学艾超姜文光燕山大学起重机械关键技术全国重点实验室燕山大学机械工程学院燕山大学河北省重型机械流体动力传输与控制实验室北京三一智造科技有限公司北京机械工业自动化研究所有限公司

旋挖钻机钻进时，负载高频震荡，且偶发超出系统设定功率，叠加人工操作响应滞后，导致卡钻现象频发，严重影响施工效率与稳定性。为降低卡钻出现频次，针对负载高频突变下钻进过程的大规模离散系统，为避免高阶系统控制鲁棒性不足的问... 详细信息

旋挖钻机钻进时，负载高频震荡，且偶发超出系统设定功率，叠加人工操作响应滞后，导致卡钻现象频发，严重影响施工效率与稳定性。为降低卡钻出现频次，针对负载高频突变下钻进过程的大规模离散系统，为避免高阶系统控制鲁棒性不足的问题，采用双层滑模控制策略，得到了一种双层滑模耦合控制（Double layer sliding mode control，DLSMC）策略。对于加压力的控制，将本文的滑模控制与传统PID控制、自适应控制对比，本文控制方案响应速度更快，误差更小。在整机试验中，选取地质条件类似的相邻两桩孔，对比主机在有无控制器时的钻进情况，结果表明无控制器介入的主机在钻进期间出现约15次动力头转速降为0 r/min，扭矩出现10次幅度约为10 kNm的波动，出现3次卡钻现象，而有控制器介入的主机动力头转速、扭矩相对平稳，无卡钻现象出现，验证了防卡钻控制策略的有效性，为整机智能化奠定了基础。

关键词：旋挖钻机防卡控制自适应鲁棒滑模控制基于输入输出反馈线性化的滑模控制

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面向数字阀组压力脉动的复合被动稳压结构设计

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机械工程学报 2025年第8期 344-351页

作者：姚静张昊宋英哲王佩燕山大学机械工程学院燕山大学河北省重型机械流体动力传输与控制实验室徐州工程机械技师学院

数字液压系统中数字阀组切换会导致低频压力脉动，然而目前传统压力脉动衰减结构主要针对于高频脉动工况。因此，提出一种利用柔性衬里及压力波的相位相错振幅相消原理实现双重滤波的压力脉动衰减结构。首先，采用一维解析法及电液比拟... 详细信息

数字液压系统中数字阀组切换会导致低频压力脉动，然而目前传统压力脉动衰减结构主要针对于高频脉动工况。因此，提出一种利用柔性衬里及压力波的相位相错振幅相消原理实现双重滤波的压力脉动衰减结构。首先，采用一维解析法及电液比拟法建立其传递矩阵数学模型，基于Matlab数值仿真模拟，分析柔性衬里体积模量、颈部直径、HQ管等关键结构参数对低频压力脉动衰减效果的影响规律；其次，匹配数字阀组低频压力脉动工况进行了样机结构参数设计；最后，搭建压力脉动测试试验台验证低频压力脉动的衰减效果。试验结果表明，所提出的复合型压力脉动衰减结构在10～50Hz及85～100Hz频率段内平均插入损失达到5 dB以上，最大试验值可达11.95 dB。研究成果对低频压力脉动衰减结构设计提供理论支撑和分析方法新思路。

关键词：数字阀组低频压力脉动压力脉动衰减传递矩阵数学模型

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时变负载下旋挖钻机行走系统抗干扰控制研究

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机械工程学报 2025年第8期 413-422页

作者：贾存德赵喆伟孔祥东张珍年许宏宇艾超燕山大学起重机械关键技术全国重点实验室燕山大学机械工程学院燕山大学河北省重型机械流体动力传输与控制实验室北京三一智造科技有限公司

针对旋挖钻机在非平整路面行驶阶段，左右履带负载时变引起的行驶稳定性与倾覆风险问题，提出一种基于负载扰动观测和线性二次型最优(Linerar quadratic regulator, LQR)的抗干扰复合控制策略。以某型旋挖钻机行走系统为研究对象，分析... 详细信息

针对旋挖钻机在非平整路面行驶阶段，左右履带负载时变引起的行驶稳定性与倾覆风险问题，提出一种基于负载扰动观测和线性二次型最优(Linerar quadratic regulator, LQR)的抗干扰复合控制策略。以某型旋挖钻机行走系统为研究对象，分析坑洼路况下行走马达的负载变化情况。建立液压系统数学模型，通过负载扰动观测器在线估计负载力矩，并设计基于LQR的行走加速度控制器，将负载估计量与系统状态变量前馈到系统输入，形成对阀芯位移进行前馈补偿的旋挖钻机行走系统抗干扰复合控制策略。仿真与试验结果表明，所设计的控制器能有效抑制负载扰动对行驶稳定性的影响，在相同路况下，与原主机相比，采用抗干扰控制后的主机速度波动峰值降低了84.7%，加速度波动峰值降低了81.3%，桅杆最大晃动量降低了52.5%。

关键词：行走液压系统稳定性负载扰动观测器抗干扰复合控制

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