气动系统控制认识研究论文

液压与气动技术发展趋势 ----社会需求永远是推动技术发展的动力，降低能耗，提高效率，适应环保需求，机电一体化，高可靠性等是液压气动技术继续努力的永恒目标，也是液压气动产品参与市场竞争是否取胜的关键。 ----由于液压技术广泛应用了高技术成果，如自动控制技术、计算机技术、微电子技术、磨擦磨损技术、可靠性技术及新工艺和新材料，使传统技术有了新的发展，也使液压系统和元件的质量、水平有一定的提高。尽管如此，走向二十一世纪的液压技术不可能有惊人的技术突破，应当主要靠现有技术的改进和扩展，不断扩大其应用领域以满足未来的要求。综合国内外专家的意见，其主要的发展趋势将集中在以下几个方面： 1．减少能耗,充分利用能量 ----液压技术在将机械能转换成压力能及反转换方面，已取得很大进展，但一直存在能量损耗，主要反映在系统的容积损失和机械损失上。如果全部压力能都能得到充分利用，则将使能量转换过程的效率得到显著提高。为减少压力能的损失，必须解决下面几个问题： ①减少元件和系统的内部压力损失，以减少功率损失。主要表现在改进元件内部流道的压力损失,采用集成化回路和铸造流道,可减少管道损失,同时还可减少漏油损失。 ②减少或消除系统的节流损失，尽量减少非安全需要的溢流量，避免采用节流系统来调节流量和压力。 ③采用静压技术，新型密封材料，减少磨擦损失。 ④发展小型化、轻量化、复合化、广泛发展3通径、4通径电磁阀以及低功率电磁阀。 ⑤改善液压系统性能，采用负荷传感系统，二次调节系统和采用蓄能器回路。 ⑥为及时维护液压系统，防止污染对系统寿命和可靠性造成影响，必须发展新的污染检测方法，对污染进行在线测量，要及时调整，不允许滞后，以免由于处理不及时而造成损失。 2．主动维护 ----液压系统维护已从过去简单的故障拆修，发展到故障预测，即发现故障苗头时，预先进行维修，清除故障隐患，避免设备恶性事故的发展。 ----要实现主动维护技术必须要加强液压系统故障诊断方法的研究，当前，凭有经验的维修技术人员的感宫和经验，通过看、听、触、测等判断找故障已不适于现代工业向大型化、连续化和现代化方向发展，必须使液压系统故障诊断现代化，加强专家系统的研究，要总结专家的知识,建立完整的、具有学习功能的专家知识库，并利用计算机根据输入的现象和知识库中知识，用推理机中存在的推理方法，推算出引出故障的原因，提高维修方案和预防措施。要进一步引发液压系统故障诊断专家系统通用工具软件，对于不同的液压系统只需修改和增减少量的规则。 ----另外，还应开发液压系统自补偿系统，包括自调整、自润滑、自校正，在故障发生之前，进市补偿，这是液压行业努力的方向。 3．机电一体化 ----电子技术和液压传动技术相结合，使传统的液压传协与控制技术增加了活力，扩大了应用领域。实现机电一体化可以提高工作可靠性，实现液压系统柔性化、智能化，改变液压系统效率低，漏油、维修性差等缺点，充分发挥液压传动出力大、贯性小、响应快等优点,其主要发展动向如下： (1)电液伺服比例技术的应用将不断扩大。液压系统将由过去的电气液压on-oE系统和开环比例控制系统转向闭环比例伺服系统,为适应上述发展,压力、流量、位置、温度、速度、加速度等传感器应实现标准化。计算机接口也应实现统一和兼容。 (2)发展和计算机直接接口的功耗为5mA以下电磁阀，以及用于脉宽调制系统的高频电磁阀(小于3mS)等。 (3)液压系统的流量、压力、温度、油的污染等数值将实现自动测量和诊断,由于计算机的价格降低,监控系统,包括集中监控和自动调节系统将得到发展。 (4)计算机仿真标准化，特别对高精度、“高级”系统更有此要求。 (5)由电子直接控制元件将得到广泛采用，如电子直接控制液压泵，采用通用化控制机构也是今后需要探讨的问题，液压产品机电一体化现状及发展。 液压行业： ----液压元件将向高性能、高质量、高可靠性、系统成套方向发展；向低能耗、低噪声、振动、无泄漏以及污染控制、应用水基介质等适应环保要求方向发展；开发高集成化高功率密度、智能化、机电一体化以及轻小型微型液压元件；积极采用新工艺、新材料和电子、传感等高新技术。 ----液力偶合器向高速大功率和集成化的液力传动装置发展，开发水介质调速型液力偶合器和向汽车应用领域发展，开发液力减速器，提高产品可靠性和平均无故障工作时间；液力变矩器要开发大功率的产品，提高零部件的制造工艺技术，提高可靠性，推广计算机辅助技术，开发液力变矩器与动力换档变速箱配套使用技术；液粘调速离合器应提高产品质量，形成批量，向大功率和高转速方向发展。 气动行业： ----产品向体积小、重量轻、功耗低、组合集成化方向发展，执行元件向种类多、结构紧凑、定位精度高方向发展；气动元件与电子技术相结合，向智能化方向发展；元件性能向高速、高频、高响应、高寿命、耐高温、耐高压方向发展，普遍采用无油润滑，应用新工艺、新技术、新材料。 （1）采用的液压元件高压化，连续工作压力达到40Mpa，瞬间最高压力达到48Mpa； （2）调节和控制方式多样化； （3）进一步改善调节性能，提高动力传动系统的效率； （4）发展与机械、液力、电力传动组合的复合式调节传动装置； （5）发展具有节能、储能功能的高效系统； （6）进一步降低噪声； （7）应用液压螺纹插装阀技术，紧凑结构、减少漏油。采纳哦

近五年以第一或第二作者发表的学术论文有：[1] Maolin Cai, Kenji Kawashima, Toshiharu Kagawa：Power Assessment of Flowing Compressed Air, Journal of Fluids Engineering, Transactions of the ASME, , , , 2006[2] Maolin Cai, Toshiharu Kagawa: Energy Quantification of Compressed Air in Pneumatic Actuating Systems including Compressor, Compressors & Pneumatics of Russia, , December, 2002[3] 蔡茂林，藤田??，香川利春：空??シリンダの作?における有?エネルギ??支，日本フル?ドパワ?システム学会?文 集，，，，2002[4] 蔡茂林，藤田??，香川利春：空????システムにおけるエネルギ?消?とその??，日本油空?学会?文 集，，，，2001[5] 王涛，蔡茂林，川?健嗣，香川利春：流量??表示式を用いた等温化放出法による空??要素の流量特性の??，日本フル?ドパワ?システム学会?文 集，，，，2005[6] Harus , Maolin Cai, Kenji Kawashima, Toshiharu Kagawa： Increasing Accuracy of Differential Pressure based Air Leak Detector by Well-Predicting the Required Temperature Recovery Time, Measurement Science and Technology, , , pp411-418, 2006[7] リシン，蔡茂林，川?健嗣，香川利春：旋回流を用いた非接触搬送系に?する研究(第1?ボルテックス?チャックの基?特性)，日本フル?ドパワ?システ ム学会?文集，，，2007[8] 王涛，蔡茂林，川?健嗣，香川利春：?等温化?力容器を用いた空???器の流量特性??に?する研究－???を考?した等温化放出法の温度??の提案，日 本フル?ドパワ?システム学会?文集，, , 2006[9] Tao Wang, Maolin Cai, Kenji Kawashima and Toshiharu Kagawa： Modeling of a Nozzle-flapper Type Pneumatic Servo Valve Including the Influence of Flow Force, International Journal of Fluid Power, Vol. 6, No. 3, pp. 33-43, 2005[10] CAI Maolin and Toshiharu KAGAWA: Simulation for Energy Savings in Pneumatic System, Asian Simulation Conference 2006, , 2006[11] Maolin Cai, Toshiharu Kagawa：Power Distributions in Pneumatic System, Proceedings of First BIT-TIT Joint Workshop on Mechanical Engineering, Beijing, China, 2005[12] Maolin Cai, Toshiharu Kagawa：Design and Application of Air Power Meter in Compressed Air Systems, EcoDesign 2001: Second International Symposium on Environmentally Conscious Design and Inverse Manufacturing, Tokyo, Japan, , 2001[13] Maolin Cai, Toshiharu Kagawa：Energy Consumption Assessment of Pneumatic Actuating Systems including Compressor, International Conference on Compressors and their Systems, London, UK, , 2001[14] . Harus, CAI Maolin, Kenji KAWASHIMA and Toshiharu KAGAWA: Dynamic Model of Leak Measurement by Pneumatic Pressure Change, Asian Simulation Conference 2006, , 2006[15] Toshiharu Kagawa, Maolin Cai, Kenji Kawashima：Energy Assessment in Pneumatic Systems and Air Power Meter, Bath Workshop on Power Transmission & Motion Control, Bath, UK, , 2002[16] Toshiharu Kagawa, Maolin Cai, Hirotaka Kameya: Overall Efficiency Consideration in Pneumatic Systems with Compressor, Dryer, Pipe and Actuators, The 5th JFPS International Symposium on Fluid Power, Kyoto, Japan, , 2002[17] Toshiharu Kagawa, Maolin Cai, Kenji Kawashima, Tatsuya Funaki：Energy Conversion Mechanics and Evaluation of Compressible Fluid in Pneumatic Actuator Systems, IECEC Intersociety Energy Conversion Engineering Conference, Washington, DC, US, CD-ROM, 2002[18] ., Harus, Maolin Cai, Kenji Kawashima and Toshiharu Kagawa: Characteristics of Leak Detection Based on Differential Measurement, Proc. of the 6th JFPS International Symposium on Fluid Power, Tsukuba, Japan, , 2005[19] Tao Wang, Maolin Cai, Kenji Kawashima and Toshiharu Kagawa: Determination of Flow Rate Characteristics of Pneumatic Components by Pressure Response Considering Heat Transfer, 8thTriennial International Symposium on Fluid Control, Measurement and Visualization, CD-ROM, Chengdu, China, Aug., 2005[20] Harus ., Maolin Cai, Kenji Kawashima, Toshiharu Kagawa: Analysis of Differential Pressure based Air Leak Tester, SICE Annual Conference, Kochi, Japan, , 2005[21] Harus ., Maolin Cai, Kenji Kawashima, Toshiharu Kagawa: Analysis of Temperature Effect on Differential Pressure Method for Air Leak Detection, SICE Annual Conference, Saporo, Japan, CD-ROM, 2004[22] Toshiharu Kagawa, Maolin Cai, Kenji Kawashima, Tao Wang: Extended representation of flow-rate characteristics for pneumatic components and its measurement using isothermal chamber, Proceedings of Power Transmission and Motion Control 2004, Bath, UK, , 2004[23] Tao Wang, Maolin Cai, Kenji Kawashima and Toshiharu Kagawa: Model of a Nozzle-flapper Type Pneumatic Servo Valve and Differential Pressure Control System Design, Proc. of the 6th JFPS International Symposium on Fluid Power, Tsukuba, Japan, , 2005[24] Changho YOUN, Maolin CAI, Tatsuya FUNAKI, Kenji KAWASHIMA, Toshiharu KAGAWA: Fundamental Analysis of Super Low Noise Control Restriction for Compressible Fluid, Proceedings of ICHP 2003, , 2003[25] 蔡茂林，香川利春：气动系统的能量消耗评价体系及能量损失分析, 第四届全国流体传动与控制学术会议，大连，中国，2006[26] 蔡茂林，?木?也，川?健嗣，香川利春：省エネのためのエアパワ?メ?タの??，平成15年度春季フル?ドパワ?システム?演会?演?文 集，，2003[27] 蔡茂林，藤田??，香川利春：エアエクセルギによる空??エネルギ???，平成13年度春季フルイドパワ?システム?演会?演?文 集，，2001[28] ハルス グントル，蔡茂林，川?健嗣，?木?也，香川利春：空?漏れ??における差??出法に?する研究，平成17年度春季フル?ドパワ?システム?演会?演?文 集，?京，日本，，2005[29] 王涛，蔡茂林，仙石?治，香川利春：空??小口径接??器の流量特性の??及び考察，平成15年度春季フル?ドパワ?システム?演会?演?文集，?京，日 本，，2003[30] 蔡茂林，藤田??，香川利春：多孔オリフィス形のショックアブソ?バのシミュレ?ション，第19回シミュレ?ション?テクノロジ??コンファレンス?表? 文集，?京，日本，，2001[31] 王涛，蔡茂林，?木?也，川?健嗣，香川利春：ノズルフラッパ型空??サ?ボ弁の?力流量特性の??に?する研究，平成16年度秋季フル?ドパワ?システ ム?演会?演?文集，高知，日本，，2004[32] 王涛，蔡茂林，川?健嗣，香川利春：ノズルフラッパ型空??サ?ボ弁のモデル化，平成16年度春季フル?ドフル?ドパワ??システム?演会?演?文 集，，，，2004[33] 王涛，蔡茂林，?木?也，川?健嗣，香川利春：ノズルフラッパ型空??サ?ボ弁の特性解析，??自?制御学会2003 年度???用部?大会，?京，日本，，2003[34] 蔡茂林，川?健嗣，藤田??，香川利春：空??シリンダ??システムの供??力と制御性に?する研究，平成16年度春季フル?ドパワ?システム?演会?演 ?文集，?京，日本，，2004[35] リシン，蔡茂林，川?健嗣，香川利春：ノズルフラッパ型サ?ボ弁と?空??器による?力制御性の比?，平成17年度春季フル?ドパワ?システム?演会?演 ?文集，?京，日本，，2005与多人合作著书一本：[1]《气动系统入门》, 承担其中一章，日本流体动力系统学会创立30周年出版,2003年出版；另外，在日本行业杂志《油空压技术》等上针对企业研发人员发表了20篇技 术解说文章；在气动系统节能，气动元件特性表示方法和试验方法规格化，气动系统高速精密控制特性，气动系统及元件的信赖性方面参与了大量的调查研究工作， 完成调研报告6篇，与相关学术组织、研究机构及日本企业建立起了紧密的联系。