双变量构型液压变压器的能效机理和控制研究
批准号:
51975376
项目类别:
面上项目
资助金额:
60.0 万元
负责人:
沈伟
依托单位:
学科分类:
传动与驱动
结题年份:
2023
批准年份:
2019
项目状态:
已结题
项目参与者:
沈伟
中文摘要
如何提高液压系统的效率是当今研究的热点,然而具备较大节能潜力的Common Pressure Rail(简称CPR)系统由于受关键元件液压变压器发展水平的制约而无法大范围应用。主要原因为当今的液压变压器为单变量构型,其在工作时由于结构原理的限定导致缸体转速变化范围大且不可控而长期工作于低效率区;此外,它对液压执行元件的控制效果较差。首先,本项目创新性的提出了一种双变量构型的液压变压器结构,实现了配流盘转角和斜盘摆角的双变量调整,分别完成控制执行元件和动态调整液压变压器的工作区域使之工作在高效率区的目标。然后,采用多场耦合理论建立模型并结合实际工况以效率最优来优化配流副结构;依据动态规划算法对双控制目标进行解耦分析;以结合鲁棒滑模、抗饱和以及扩展状态观测器的控制算法来提高双变量构型变压器控制执行元件系统的控制性能,获得的研究成果将丰富液压变压器的基础理论并有助于液压系统节能研究的进步。
英文摘要
It is a research hotspot that how to improve the efficiency of hydraulic system, however, the Common Pressure Rail (CPR) system with large energy saving potential cannot be widely used due to the constraints of the key component of hydraulic transformer. There are two main reasons, one is that the traditional single variable hydraulic transformer always works in the low efficiency zone caused by the cylinder which has a large and uncontrollable rotating speed range, the other reason is the actuator performance controlled by hydraulic transformer is hard to meet the practical requirement. First, a new type of bivariate configuration hydraulic transformer structure is proposed in this project, a hydraulic transformer with two variables is formed by introducing adjustable displacement variable. That is, the swing angle of the swash plate and the rotation angle of the valve plate respectively control the actuator and adjust the working area of hydraulic transformer dynamically to make it work in the high efficiency zone. Then, the multi-field coupling theory is used to establish the model and optimize the oil allocating pair structure with the optimal efficiency by combining the actual working conditions. Moreover, decoupling analysis for the dual control objectives is studied based on the dynamic programming algorithm. Then, the control algorithm combined with robust sliding mode, anti-saturation and extended state observer is designed to improve the control performance of the hydraulic transformer. The research results will enrich the basic theory of hydraulic transformer and contribute to the progress of energy saving research of hydraulic system.
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DOI:
10.1109/tie.2022.3192601
发表时间:
2023
期刊:
IEEE Transactions on Industrial Electronics
影响因子:
7.7
作者:
[W. Shen;Deyin Yao;Chao Shen;Hongyi Li]
通讯作者:
W. Shen;Deyin Yao;Chao Shen;Hongyi Li
DOI:
10.1007/s12555-020-0705-1
发表时间:
2021-09
期刊:
International Journal of Control, Automation and Systems
影响因子:
--
作者:
[W. Shen;Xinyu Liu;Xiaoyu Su]
通讯作者:
W. Shen;Xinyu Liu;Xiaoyu Su
DOI:
10.1016/j.isatra.2022.09.003
发表时间:
2022-09
期刊:
ISA transactions
影响因子:
7.3
作者:
[W. Shen;Jingxian Pan]
通讯作者:
W. Shen;Jingxian Pan
DOI:
10.1016/j.isatra.2022.04.052
发表时间:
2022-05
期刊:
ISA transactions
影响因子:
7.3
作者:
[Wei Shen;Haiming Zhao]
通讯作者:
Wei Shen;Haiming Zhao
DOI:
10.1002/asjc.2400
发表时间:
2020-09
期刊:
Asian Journal of Control
影响因子:
2.4
作者:
[W. Shen;Chao Shen;Xiaoyu Su;Jiehao Wang]
通讯作者:
W. Shen;Chao Shen;Xiaoyu Su;Jiehao Wang
共 11 条
基于网络环境的CPR液压系统新构型节能机理和控制研究
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批准号:52475065
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项目类别:面上项目
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资助金额:48.00万元
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批准年份:2024
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负责人:沈伟
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依托单位:
基于网络的高频响泵控系统控制策略研究
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批准号:--
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项目类别:省市级项目
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资助金额:0.0万元
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批准年份:2023
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负责人:沈伟
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依托单位:
新型变量液压变压器的能效优化和控制研究
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批准号:19ZR1435400
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项目类别:省市级项目
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资助金额:0.0万元
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批准年份:2019
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负责人:沈伟
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依托单位:
主动调压式CPR环境下的液压系统节能机理及其控制研究
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批准号:51505289
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:21.0万元
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批准年份:2015
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负责人:沈伟
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依托单位:
国内基金
海外基金