2015年, 第0卷, 第09期　刊出日期：2015-09-15

  

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  比例电磁铁动态实验与建模仿真

  徐兵, 陆振宇, 张军辉, 苏琦

  液压与气动. 2015, 0(09): 1-5. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2015.09.001

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  通过电磁铁特性测试平台，采用简单的实验测试电路，完成了对电磁铁动态阶跃响应的数据采集工作。将电磁铁简化为电阻与非线性电感的串联模型，处理实验数据得到电磁铁的磁滞回线。通过优化等效电阻的方式，使磁滞回线满足电磁铁模型参数拟合要求，并进行了模型参数拟合。参数拟合过程中，将等效电感电压VL与耗散电流id之间的关系，简化为一阶系统，从而简化了模型拟合的过程。
  
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  基于遗传算法的旋塞阀液压缸缓冲优化研究

  潘绪文, 李宝仁, 杨钢, 石邦凯

  液压与气动. 2015, 0(09): 6-9. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2015.09.002

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  旋塞阀由于液压缸撞击噪声较大因而采用缸内活塞缓冲设计，该设计具有非线性、多目标、多约束的特点。针对优化需要较强的全局搜索能力以及简单通用性，采用遗传算法对缓冲过程进行全局优化概率搜索。根据旋塞阀液压缸牛顿力学方程，流体运动方程建立数学模型，进行Simulink仿真分析，运用遗传算法进行优化。优化后得到液压缸缓冲的最佳结构尺寸，有效降低液压缸噪声，具有一定工程实践意义。
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  基于层次熵的液压泵特征向量提取方法研究

  舒思材, 韩东

  液压与气动. 2015, 0(09): 10-14. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2015.09.003

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  为了对液压泵特征进行更有效地提取，在样本熵和多尺度熵的基础上提出了基于层次熵（Hierarchical Entropy）的液压泵特征向量提取方法。首先对液压泵振动信号利用层次分解方法进行分解，得到若干节点信号，然后将所有节点信号的样本熵值作为特征向量，结合支持向量机对液压泵进行模式识别。实验数据表明，以样本熵为特征向量的方法四种液压泵状态的样本熵值差别不大，模式识别准确率较低。以多尺度熵为特征向量的方法各状态之间直观区别较明显，模式识别准确率显著提高。以层次熵为特征向量的方法虽然各状态间直观区别不明显，但由于较多尺度熵而言，层次熵不仅考虑了时间序列的“低频”成分，同时考虑了其“高频”成分，更精确和完整地描述了液压泵振动信号的特征，所以模式识别准确率最高。实验数据比较结果验证了该方法的有效性。
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  基于DSP的液压伺服系统模糊神经网络PID控制

  黄山云, 陈照波, 焦映厚, 陈彬

  液压与气动. 2015, 0(09): 15-19. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2015.09.004

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  针对道路模拟试验台阀控液压位置伺服系统，介绍一种高性能控制器的设计方法。以高性能的TMS320F28335 DSP芯片为核心设计控制器硬件，并应用模糊神经网络PID控制方法设计控制器软件。对试验台装置实验测试，结果表明，相比于传统PID控制，模糊神经网络PID控制在保证控制精度的同时，具有更小的超调量和更快的响应速度。
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  摩擦非线性对大型风力机变桨距电液伺服动态加载系统的影响

  甄亮, 方占萍

  液压与气动. 2015, 0(09): 19-25. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2015.09.005

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  建立了大型风力机电液变桨距加载系统的半物理仿真模型，将其等效为一个单摆负载，介绍了单摆负载电液伺服动态加载系统的基本结构和工作原理，分析了单摆负载的运动规律，建立了整个系统的数学模型。考虑到单摆负载支撑处的非线性因素，详细分析了单摆负载中的摩擦非线性对加载系统的影响。
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  轧机液压伺服系统可靠性最优化与冗余技术

  文小莉, 郭媛, 周娇, 湛从昌

  液压与气动. 2015, 0(09): 26-30. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2015.09.006

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  液压伺服系统应用十分广泛，可靠性与使用寿命是人们非常关心的问题。要提高可靠性，必然会影响成本、体积和重量，因而在配置上需要优化。提出了液压系统可靠性最优化原则，应用这些原则能合理地优化系统。同时，还叙述了冗余设计应考虑的几个问题，并通过MATLAB软件仿真一具体实例来实施最优化原则与冗余技术。
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  一种新型恒功率柱塞泵斜盘角度自调节机构受力模型研究

  徐尚武, 石运序, 徐欣, 张灿

  液压与气动. 2015, 0(09): 31-34. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2015.09.007

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  斜盘型轴向柱塞泵通常用伺服阀来调节斜盘角度以改变泵排量。给出一新型恒功率柱塞泵斜盘角度调节机构，阐述了斜盘角度实时自调节机理，通过对斜盘受力分析建立了该调节机构力学模型，仿真和实验结果表明，所推导的数学模型是正确的，为该机构的广泛应用奠定了理论基础。
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  基于无人遥控潜水器的水下管道卡箍式连接件安装机具设计

  孙朝阳, 李佳奕

  液压与气动. 2015, 0(09): 34-38. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2015.09.008

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  为解决深水大口径油气管道卡箍式连接件安装不便的问题，设计了基于无人遥控潜水器的水下管道卡箍式连接件安装机具，主要包括连接件库、机械手、液压力矩扳手和控制系统等。设计的机械手既能满足抓取的唯一性，又能保证连接件不会滑落。根据力学特性对机械臂闭合液压缸的运动情况进行了分析，得出了重心位置会对连接件的运动速度造成影响的结论。连接件库的设计使得装置减少了升降频率，减少工作循环时间。安装机具在无人遥控潜水器的配合下进行作业，可以实现大口径油气管道卡箍式连接件的快速安装。最后结合制作的实物模型对连接件的安装作业流程进行了说明。
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  基于LUDV系统纯电驱液压挖掘机能耗特性分析

  张江涛, 刘彬, 权龙

  液压与气动. 2015, 0(09): 39-43. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2015.09.009

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  为克服发动机效率低、污染严重、调速性能差的问题，提出了一种基于LUDV系统和变频电机的液压挖掘机系统方案。建立了液压系统、机械结构及变频电机的仿真模型，以及电动液压挖掘机的联合仿真模型。采用变频电机与变量泵复合控制方法，设定电动液压挖掘机“泵排量目标值”（“泵排量目标值”是液压泵目标排量值与液压泵最大排量的比值，是液压泵实际排量的控制目标，不是将液压泵的排量固定在某个数值）分别为0.9、0.7、0.5。研究表明，随着“泵排量目标值”的减小，电机转速提高，耗电量减小；当“泵排量目标值”减小到某个值时，耗电量不会随着“泵排量目标值”的减小而降低，耗电量达到最小值。
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  吸入室直径对液气射流泵流场特性影响的数值模拟

  王佼, 王迎樑, 张峰

  液压与气动. 2015, 0(09): 43-46. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2015.09.010

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  为了全面分析液气射流泵内部结构对液气射流泵吸气性能的影响，以提高液气射流泵整体吸气性能。利用Fluent软件对不同吸入室直径下液气射流泵内部流场进行了三维数值模拟，获得了液气射流泵内部压力场和速度场分布以及轴心静压曲线，并拟合出压力比、流量比、效率与不同吸入室直径的关系曲线。对比分析表明，吸入室直径的大小会对液气射流泵内部压力、速度及吸气效率产生很大影响。射流泵其他结构一定时，吸入室直径大小存在最优值或者最优范围，使得液气射流泵的吸气性能最佳。
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  工程机械油液监测体系的应用研究

  邓经纬, 曹楚君, 黎章文, 陈星宁

  液压与气动. 2015, 0(09): 47-51. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2015.09.011

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  通过对工程机械——平板硫化机组液压系统分析，建立了工程机械油液在线监测与诊断系统。该系统能对机组液压系统油液污染度和油温进行实时在线监测与故障诊断。
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  汽车起重机起升机构液压系统的节能改进

  叶鹏彦, 赵秋霞, 姚平喜

  液压与气动. 2015, 0(09): 52-56. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2015.09.012

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  针对汽车起重机起升机构液压系统在空载和轻载工况下能耗损失大的问题，将一种新型负载敏感平衡阀应用在该液压系统中，达到既平稳承载下行又节能的目的。利用AMESim仿真软件，与采用普通平衡阀的液压系统进行了比较研究。分析了两液压系统分别在空载、轻载和重载工况下的能耗情况，分析结果显示在轻载和空载下降工况时采用负载敏感平衡阀的液压系统的能耗比普通平衡阀的小，空载时能耗损失可减小94.7%。
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  额定压力为70 MPa的电磁换向阀阀体应力分析

  胡燕平, 米家宝, 吴佳

  液压与气动. 2015, 0(09): 56-59. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2015.09.013

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  设计了一种三位四通额定压力为70 MPa的电磁换向阀。采用Pro/Engineer软件对阀体三维造型，采用ANSYS对阀体进行应力分析。分析阀体中主要结构参数对阀体最大应力的影响，得到合适的阀体尺寸，为额定压力为70 MPa的电磁换向阀结构设计提供理论依据。
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  单边径向浮动润滑轴套的设计

  杨杰

  液压与气动. 2015, 0(09): 60-63. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2015.09.014

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  通过分析轴套在齿轮泵中的作用和受力特点，提出了轴套结构优化设计的思路，用实例给出了单边径向浮动润滑轴套具体的设计方法。
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  带有调浆装置的双液注浆泵的设计研究

  张平格, 郭磊雷, 周雁冰

  液压与气动. 2015, 0(09): 63-65. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2015.09.015

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  双液注浆泵已广泛应用，但注浆的两种浆液在配比上不能实现很好的控制；通过对工业液压系统及液压泵的研究，提出了一种新的双液注浆泵调浆装置。带有该装置的双液注浆泵能够方便地控制两种浆液的比例，在一定范围内实现了无级调节，很好满足两种浆液配比上的要求，拓展了注浆泵的应用空间。
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  SY210C8M挖掘机铲斗联多路阀液压系统的研究

  贾文华, 殷晨波, 叶仪

  液压与气动. 2015, 0(09): 66-68. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2015.09.016

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  针对挖掘机挖掘工况的复杂性，采用AMESim以铲斗挖掘为例对挖掘机的液压系统进行分析。结果显示，在铲斗齿尖过垂直位置之前，有杆腔压力一直大于无杆腔压力，在开始阶段液压泵出口压力为零，随着阀芯的移动，中位过流面积逐渐减小，系统开始建立压力。
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  基于AMESim的高压气动减压阀的稳定特性

  张远深, 薛飞, 柳志姣, 於又玲

  液压与气动. 2015, 0(09): 68-72. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2015.09.017

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  针对氢能源汽车中气动减压阀高压化减压时减压阀稳定性下降的现象，对一种带有先导稳定流量器的高压气动减压阀进行特性研究。建立高压气动减压阀的AMESim仿真模型，仿真分析了其压力、流量特性、高压气动减压阀先导阀弹簧刚度、先导稳定流量器活塞阻尼孔、高压气动减压阀主阀弹簧刚度、主阀出口腔等参数对高压气动减压阀稳定性的影响。研究结果表明，带有先导稳定流量器的高压气动减压阀在高压化减压时，其出口压力稳定，压力振荡小，动态响应快。同时，适当地增大复位弹簧刚度，先导稳定流量器活塞阻尼孔，出口腔容积的增大，可提高阀的输出压力的稳定性和快速性。
  
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  叶片减振器比例控制阀动态特性仿真与实验

  任欣, 王文瑞, 顾亮

  液压与气动. 2015, 0(09): 73-76. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2015.09.018

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  比例控制阀是叶片减振器的核心部件之一，是减振器阻尼力调节的执行部件。介绍了比例控制阀的工作原理，并基于比例控制阀的结构特点，建立了比例控制阀的CFD模型，分析其流场分布，对其动态特性进行分析，确定其流量与开口度及驱动电流的关系，并通过比例控制阀的试验验证了分析结果的正确性，为叶片减振器的阻尼特性分析及阻尼力控制策略奠定了基础。
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  基于功率谱估计的双液压马达同步系统实验研究

  郭治富, 张子飞, 王虹

  液压与气动. 2015, 0(09): 77-82. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2015.09.019

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  针对双液压马达同步驱动系统中由于两液压马达的制造误差、安装误差以及元件和密封圈磨损老化等因素引起的不同步问题，提出一种以功率谱估计为基础的同步控制器定量反馈设计方法。该方法首先对两马达工作范围内各工作点频率特性进行非参数辨识，形成定量反馈设计所需系统模板；然后再使用定量反馈设计单输入单输出方法和多输入多输出稳定性条件设计双液压马达同步控制器。同步实验结果表明用该方法设计出的控制器可以保证在整个工作范围内满足同步性能指标和鲁棒性要求。
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  一种叉车用内啮合渐开线齿轮油泵噪声问题分析与改进

  闫旭东

  液压与气动. 2015, 0(09): 82-84. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2015.09.020

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  全面分析叉车用内啮合渐开线齿轮油泵的原理和特点，研究了噪声产生的原因，并提出了相应的改进方案。
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  单缸气动发动机的数学建模与实验验证

  蔡茂林, 孙珺朋, 张波, 虞启辉, 许启跃, 石岩

  液压与气动. 2015, 0(09): 85-88. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2015.09.021

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  为有效缓解能源危机以及环境污染，压缩空气动力发动机（气动发动机）已被广泛研究。设计一种单缸气动发动机，作为有效完成气动发动机性能优化研究的基础，建立气动发动机正常工作过程的基本数学模型。为验证这一基本数学模型，通过计算机实现缸内压力值变化的仿真以及相应的验证实验，实验结果与计算机仿真结果相吻合，从而证明建立的数学模型是正确的。由于一些不可忽略的实验条件因素，实验中输出扭矩结果与仿真结果存在恒定误差，导致此恒定误差的条件因素被深入分析。研究对单缸气动发动机的设计与结构优化有参考意义。
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  翻车机液压控制系统常见故障仿真研究

  张立杰, 鄂东辰, 王晋川, 刘小平

  液压与气动. 2015, 0(09): 89-93. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2015.09.022

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  应用AMESim软件对C80型转子式翻车机液压控制系统靠车部分进行了仿真分析，并通过将仿真结果与样本曲线对比验证了建立模型的正确性。对靠车液压系统注入常见故障，通过比较正常和不同故障下系统液压缸压力的变化特点，总结液压缸压力变化曲线与特定故障之间的联系，这为以后从观测靠车缸压力波动特点推断液压系统发生何种故障奠定基础。
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  基于FluidSIM H软件的乳化炸药灌装机电液控制系统设计

  李清香, 丁时锋

  液压与气动. 2015, 0(09): 94-97. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2015.09.023

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  针对用于煤矿井下的许用型乳化炸药灌装机的工作循环与技术要求，分析了主机结构功能，运用FluidSIMH软件完成了液压传动回路及电控回路的设计，对所设计电液控制系统进行了虚拟仿真，并对仿真结果进行了分析。将仿真成功后的电液控制系统应用到实际生产，系统运行平稳，满足灌装精度要求，实现了灌装自动化，取得了良好效果
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  双向驾驶滑移胶轮车行走液压系统分析

  南黄河

  液压与气动. 2015, 0(09): 98-101. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2015.09.024

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  双向驾驶滑移胶轮车具有在煤矿井下顺槽巷道运输的能力，并能直接进出大部分中小型矿井的罐笼，可作为顺槽巷道运输的主力车型。介绍了该车辆的结构特点和行走系统的类型，并对液压主行走回路、行驶操纵回路、制动回路以及前后驾驶室切换回路进行了详细的说明，为类似车辆的设计提供参考。
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  一种数字伺服阀驱动机构的性能研究

  程相, 王书铭, 左哲清

  液压与气动. 2015, 0(09): 101-105. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2015.09.025

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  数字伺服阀是未来伺服阀发展的一个重要方向，其大多采用驱动机构直接驱动阀芯工作的方式，因此性能优良的驱动机构能很大程度上提升整阀的性能。给出了一种基于永磁同步电机和丝杠的新型数字伺服阀驱动机构，并对其进行了深入的理论、仿真分析和相应的模拟带载试验，其性能可满足大流量数字伺服阀的性能需求。
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  抽油机电液伺服加载系统

  徐莉萍, 姚松

  液压与气动. 2015, 0(09): 106-109. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2015.09.026

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  一种抽油机电液伺服加载系统可以模拟抽油机的真实运动情况，将抽油机的运动和载荷作用于抽油机的悬点上，以此来检测抽油机的质量。阐述了抽油机电液伺服加载系统原理，采用位移-力反馈的控制方法，最后利用AMESim软件对液压系统进行仿真，验证了液压系统能满足加载系统要求。
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  无人机液压弹射器制动系统的结构设计与研究

  庞林春, 刘晓瑞, 何宗海

  液压与气动. 2015, 0(09): 109-112. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2015.09.027

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  无人机液压弹射器制动系统包括绳轮制动系统、滑车缓冲系统两个制动分系统。详细叙述了两个制动分系统的结构设计方案及其工作原理，理论分析其制动效果后通过试验验证了该系统的可行性，最终得出无人机液压弹射器制动系统结构紧凑、性能稳定、安全可靠，并且可以在无人机弹射起飞后的瞬间将滑行小车成功制动。另外，研究成果即将应用于实际生产，并为相关研究提供理论依据。
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  高梯度磁分离技术在液压油净化中的研究

  佟泽源, 李方俊

  液压与气动. 2015, 0(09): 112-115. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2015.09.028

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  随着液压技术的应用与发展，液压系统的可靠性以及液压元件的寿命显得尤为重要。液压系统故障中的70%都是由液压油污染造成的，其中铁磁性颗粒是污染物的主要成分，去除液压油中的铁磁性颗粒迫在眉睫。通过把永久磁铁（钕铁硼）排布成海尔贝克阵列来形成圆柱形空间，能够在空间内产生较强的单向均匀磁场，在空间内放置圆柱形筒体形成过滤空间,随后在过滤空间内加入聚磁介质（SUS 430）从而产生高梯度磁场，使得分布在液压油中的铁磁性颗粒（Fe3O4）受到强大的磁场力吸附到聚磁介质上，达到分离的效果。实验污染物的初始浓度为15 mg/L，通过改变聚磁介质的填充度以及流体的流速来分析液压油中Fe3O4的分离效率。在流量为5 L/min、聚磁介质的填充度8%的情况下，Fe3O4的分离效率可达90%以上。
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  具有迟滞特性的水下小车牵引系统控制方法

  赵寅, 徐国华, 陈莺, 徐兵

  液压与气动. 2015, 0(09): 116-121. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2015.09.029

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  提出了基于改进Smith预估补偿的模糊PID控制器，实现对水下液压绞车牵引小车的精确速度控制。改进Smith预估补偿具有较好的解决迟滞环节对于控制系统的能力，模糊PID控制器具有较好的模型自适应性，两者相结合能够较好的解决水下小车速度控制系统的系统迟滞及参数时变对控制结果所带来的影响。利用MATLAB软件对液压绞车牵引小车的速度控制系统进行仿真，并对结果进行分析。
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  基于CFD的液压锥阀开启过程流固耦合分析

  何晓晖, 栾健, 王强

  液压与气动. 2015, 0(09): 122-125. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2015.09.030

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  液压锥阀广泛应用于液压系统的流量、方向控制当中，其开启过程的性能尤为重要。基于动网格技术和流固耦合理论，建立了液压锥阀开启过程的三维流固耦合数值模型，基于该模型对液压锥阀在弹簧力及流体力作用下的开启过程进行了仿真。得到了液压锥阀阀芯的运动情况，对比了阀芯稳态位移仿真值和理论值，仿真值与理论值较吻合；在此基础上，得到了液压锥阀开启过程瞬时的流场、阀芯应力分布规律，并分析了阀芯所受应力集中区域应力数值随时间的变化情况，为液压锥阀的设计及优化提供了依据。
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  高精密气动波纹管驱动伺服系统建模与仿真

  田艳兵, 成中伟, 韩森

  液压与气动. 2015, 0(09): 126-129. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2015.09.031

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  为提高气动伺服系统的行程与精度，设计了一种新型的使用金属波纹管作为单极驱动机构的气动伺服系统，并建立了新型气动伺服系统的动力学模型。所建模型采用传统的PID控制，通过MATLAB软件Simulink仿真研究了控制效果，所得仿真结果能较好的跟随输入信号。根据所建模型搭建试验平台，使用LabVIEW作为上位机采集数据得到波形，所得试验结果与仿真结果基本一致，验证了仿真模型的有效性。
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  变刚度电液力负载模拟器自适应反步控制

  李罡, 贺向宗, 李宝仁, 杜经民, 仇艳凯

  液压与气动. 2015, 0(09): 130-133. https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2015.09.032

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  某电液力负载模拟系统以钢丝绳为传递介质，其特性随钢丝绳刚度大范围变化而改变，针对定常控制策略难以实现其大范围控制难题，提出采用自适应反步控制策略。结合间接自适应方法和反步控制方法的优点，通过反步设计方法获得与系统模型参数直接相关的控制器，通过参数预估实时更新刚度值并修正控制器参数，从而补偿刚度变化对闭环控制系统性能的影响。仿真结果表明：在所设计的力加载范围内，该控制算法能够准确预估钢丝绳刚度值，可以实现变刚度电液力负载模拟系统大范围高精度控制，并且可以消除多余力对负载模拟精度的影响。