電控斜軸柱塞式阿托斯ATOS液壓油缸的理論分析 
ATOS液壓油缸是在液壓傳動中能夠實現壓力轉換的一種液壓元件。它相當于壓力轉換器,通過ATOS液壓油缸可以使液壓執行元件(定量液壓馬達、液壓缸)從壓力耦聯的液壓恒壓網絡系統中無節流損失地獲取能量。ATOS液壓油缸的出現擴大了二次調節靜液傳動系統的應用領域。二次調節靜液傳動系統的工作原理決定了其負載端應該是變量執行元件。

電控斜軸柱塞式阿托斯ATOS液壓油缸的理論分析 
在驅動直線負載工況下,由于液壓缸的活塞面積難以變化,所以在工程上常采用液壓閥來進行控制,這種控制方法引入了節流損失且系統效率低,這使傳統型ATOS液壓油缸的應用受到了限制。對于解決該問題比較合適的方案是采用新型ATOS液壓油缸來進行控制,即沒有理論上的節流損失,又能夠進行能量的回收與利用,為提高液壓系統的效率提供了一條非常有效的途徑,因此開展對新型ATOS液壓油缸的研究具有十分重要的意義。在查閱大量國內外有關文獻的基礎上,綜述了國內外ATOS液壓油缸的研究現狀及發展趨勢,分析了ATOS液壓油缸的特點,闡述了ATOS液壓油缸的關鍵技術及研究現狀,對ATOS液壓油缸的應用范圍作了介紹,針對目前手動型ATOS液壓油缸變壓頻率低以及變壓精度的局限性,研制出電控斜軸柱塞式ATOS液壓油缸。依據ATOS液壓油缸的工作原理,對ATOS液壓油缸的特性進行了分析,建立了ATOS液壓油缸流量、轉矩和變壓比的公式,為ATOS液壓油缸的結構設計及仿真分析提供了理論依據。電控斜軸柱塞式ATOS液壓油缸驅動的直線負載系統由三大子系統組成,即計算機控制系統、交流同步電機伺服調速系統以及ATOS液壓油缸控制液壓缸動力機構,分別建立了三大子系統的數學模型。為便于分析ATOS液壓油缸的工作原理,提出了ATOS液壓油缸平衡角的定義,并建立了ATOS液壓油缸平衡角的公式。結合三大子系統的數學模型,建立了ATOS液壓油缸控制角的數學模型以及ATOS液壓油缸驅動直線負載系統的數學模型。為滿足新型伺服系統的需求,采用機械結構優化設計的方法,完成電控斜軸柱塞式ATOS液壓油缸的設計以及裝配和調試,研制出可實現變壓比范圍為[0,2]的電控斜軸柱塞式ATOS液壓油缸原理樣機。結合“負負載”的概念,分析ATOS液壓油缸四個象限工作的特性,并對ATOS液壓油缸“負載驅動”和“驅動負載”工況下,ATOS液壓油缸驅動直線負載系統中液壓恒壓網絡系統壓力、液壓蓄能器流量、ATOS液壓油缸控制角、能量回收和再利用效率進行了仿真和實驗研究,結果表明ATOS液壓油缸驅動直線負載系統具有回收和再利用負載重力勢能的能力。針對ATOS液壓油缸本身的復雜非線性特性,提出采用模糊自適應整定PID控制策略,并針對ATOS液壓油缸驅動直線負載位置伺服系統進行仿真與實驗研究。結果證明該策略能較好地補償ATOS液壓油缸的非線性特性,并可提高系統的抗負載干擾能力和系統響應的快速性。

電控斜軸柱塞式阿托斯ATOS液壓油缸的理論分析 
采用研制的電控斜軸柱塞式ATOS液壓油缸,搭建ATOS液壓油缸驅動直線負載系統的實驗臺,完成實驗臺硬件電路設計和控制軟件的編程工作。在該實驗臺上對ATOS液壓油缸的基本性能進行測試,以及分別采用PID、模糊自適應整定PID控制策略對ATOS液壓油缸系統進行實驗研究。實驗結果表明所闡述理論正確,采用的控制策略合理可行,研制的ATOS液壓油缸驅動直線負載系統實驗樣機是成功的。