面向流体传动与控制应用系统的容错原理与纠错方法的研究

【摘要】：流体传动和控制系统在各类机械设备中占有重要的地位，容错纠错技术是提高流体传动和控制系统可靠性和安全性的一种有效手段。本文以液压控制阀的容错纠错技术研究为主线，设计了具有容错功能的换向阀和具有纠错功能的平衡阀的新结构，对上述两种控制阀的静态性能和动态性能进行了较为深入和系统的分析和研究。 三位四通液压换向阀是液压系统中重要的元件，传统的三位四通换向阀在结构上要么是滑阀结构，要么是转阀结构，当出现故障时，无法继续完成正常的换向功能。本文将滑阀与转阀集成到一个阀体结构中，详细阐述了该阀的结构原理，对其结构进行了具体设计，分析了该阀实现滑阀功能、转阀功能以及故障发生后的切换原理。根据该阀在直线移动和旋转运动两种工作方式下的数学模型，分别分析了它们的静态特性与动态特性，结果表明文中所设计的换向阀不仅具有较好的静态与动态特性，而且它所具有的容错功能还可以进一步提高液压系统的安全性与可靠性。 液压平衡阀在液压系统中具有限速与安全的作用，作为一种重要的液压元件，在现代工程机械中应用十分广泛。传统的平衡阀在速度控制与安全功能方面存在一定的缺陷，本文在平衡阀结构上进行了创新设计，一方面将纠错设计思想应用于设计，另一方面首次提出具有直接反馈功能的控制活塞结构。结合该阀的结构原理进行了详细的结构设计，阐述了该阀如何实现正常起升功能、保持静止功能、正常下降功能以及紧急情况的纠错功能，验证了设计的合理性。根据该阀的数学模型，分析了它的静态特性与动态特性，结果表明所设计的平衡阀不仅具有良好的速度控制功能，而且具有危急状态下的纠错功能，使液压系统的安全性得到了显著提高。 本文进行的液压控制阀的创新设计及其容错纠错技术研究，将为液压系统的容错纠错提供一些新的有效的理论、方法与技术。