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（來(lái)源：中國(guó)工程機(jī)械工業(yè)協(xié)會(huì)）

6月13—14日，由中國(guó)工程機(jī)械工業(yè)協(xié)會(huì)（以下簡(jiǎn)稱協(xié)會(huì)）與浙江大學(xué)高端裝備研究院（以下簡(jiǎn)稱研究院）聯(lián)合主辦的2026工程機(jī)械行業(yè)科技節(jié)（以下簡(jiǎn)稱科技節(jié)）將在杭州臨平舉行。

本屆科技節(jié)主題為“工程機(jī)械+智能智造·機(jī)器人化·人工智能·新能源”，將通過(guò)系列精彩活動(dòng)，為工程機(jī)械行業(yè)政產(chǎn)學(xué)研用協(xié)同創(chuàng)新、成果轉(zhuǎn)化、學(xué)術(shù)研討提供高水平的交流平臺(tái)。

屆時(shí)，太原理工大學(xué)機(jī)電裝備節(jié)能與智能控制技術(shù)團(tuán)隊(duì)攜多款創(chuàng)新成果亮相科技節(jié)。

該團(tuán)隊(duì)依托太原理工大學(xué)機(jī)械工程一級(jí)博士點(diǎn)、智能采礦裝備技術(shù)全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等平臺(tái)，聚焦機(jī)電裝備高能效智能驅(qū)控、故障診斷與安全運(yùn)維和數(shù)字化設(shè)計(jì)等研究方向。此次科技節(jié)上，團(tuán)隊(duì)將帶來(lái)以下創(chuàng)新成果。

“閥口面積壓差多參數(shù)智能調(diào)控型比例多路閥”

工程機(jī)械用多路閥采用機(jī)械式壓力補(bǔ)償器控制流量，存在精度低、小流量控制難、功能單一、分流特性差（流量飽和）等不足，難以滿足智能化發(fā)展背景下，用戶對(duì)主機(jī)多功能、精準(zhǔn)操控和自主運(yùn)維的需求。為此，團(tuán)隊(duì)著力研發(fā)閥口面積、壓差多參數(shù)獨(dú)立調(diào)控型比例多路閥，實(shí)現(xiàn)閥口流量參數(shù)精確解耦控制，突破現(xiàn)有多路閥面積/壓差非線性耦合造成流量精度低，以及單一變量控制閥的功率域受限的問(wèn)題。據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，流量精度由現(xiàn)有10%左右提升到4%以內(nèi)，并在50%～140%額定流量范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了寬功率域增益自適應(yīng)智能調(diào)節(jié)，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)匹配系統(tǒng)工況需求。精細(xì)作業(yè)模式下提升微動(dòng)操控平穩(wěn)性與柔和性、高速作業(yè)工況下保障動(dòng)力響應(yīng)的迅捷性和低壓損。通過(guò)軟件編程靈活定義流量特性，顯著提升了閥的流量控制性能與工況適應(yīng)能力，賦能主機(jī)智能化發(fā)展。

“測(cè)控融合型電液比例方向流量閥”

高性能伺服比例閥是重型裝備實(shí)現(xiàn)智能化的核心控制元件，也是制約我國(guó)重型機(jī)械裝備實(shí)現(xiàn)趕超世界先進(jìn)水平需要跨越的難點(diǎn)。

團(tuán)隊(duì)發(fā)明了基于主閥和先導(dǎo)閥級(jí)間流量反饋的新型伺服比例方向流量閥，僅采用一種機(jī)械結(jié)構(gòu)，通過(guò)選裝位移傳感器即可靈活構(gòu)成四種不同構(gòu)型的比例方向流量閥，可適配開(kāi)環(huán)、閉環(huán)等多種主機(jī)控制需求，顯著提高了產(chǎn)品的適應(yīng)性與經(jīng)濟(jì)性。該閥的另一創(chuàng)新是實(shí)現(xiàn)了輸出流量的控測(cè)一體化。在主級(jí)和先導(dǎo)級(jí)之間配置低壓損流量感知單元兼具流量檢測(cè)與控制功能，無(wú)需外部流量計(jì)或壓力補(bǔ)償閥，即可實(shí)現(xiàn)主閥口流量的高精度控制和感知。同時(shí)，基于閥的流量信息和壓力數(shù)據(jù)，通過(guò)構(gòu)建各部件累積能量耗散—損傷機(jī)理模型，創(chuàng)新提出基于累積能量耗散特征的液壓元件及系統(tǒng)多場(chǎng)景智能運(yùn)維方案，實(shí)現(xiàn)無(wú)/少傳感器情況下重型機(jī)械裝備的智能故障診斷和壽命預(yù)測(cè)，為我國(guó)重型裝備的智能化升級(jí)提供全新的技術(shù)路徑。

“電氣液壓雙動(dòng)力重載直線執(zhí)行器”

液壓傳動(dòng)功率密度高、輸出力大，但能效較低；電機(jī)械傳動(dòng)能效高、控制性能好，但功率密度低且承載能力弱。二者均無(wú)法滿足重型裝備對(duì)高能效、高承載和高性能的要求。

為此，團(tuán)隊(duì)對(duì)二者進(jìn)行優(yōu)勢(shì)重組和結(jié)構(gòu)集成，發(fā)明電氣液壓雙動(dòng)力集成驅(qū)控重載直線執(zhí)行器技術(shù)，該執(zhí)行器具有電氣和液壓兩個(gè)動(dòng)力源，以及與之匹配的液壓傳動(dòng)和機(jī)電傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。其核心原理為，采用高能效小功率電機(jī)械傳動(dòng)代替液壓閥無(wú)節(jié)流損失地控制執(zhí)行器運(yùn)動(dòng)，液壓傳動(dòng)隨動(dòng)放大電氣動(dòng)力提高功率密度和承載力，充分發(fā)揮二者優(yōu)勢(shì)。執(zhí)行器運(yùn)動(dòng)控制動(dòng)態(tài)響應(yīng)顯著提升，定位精度等同于現(xiàn)有的液壓系統(tǒng)，而功率密度可經(jīng)過(guò)液壓系統(tǒng)壓力和執(zhí)行器活塞面積按需調(diào)控。該執(zhí)行器技術(shù)不僅可高效控制單執(zhí)行器，也適用于多執(zhí)行器系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)勢(shì)能高效回收利用、載荷差異均衡以及極低壓損驅(qū)控。用于油壓機(jī)的試驗(yàn)樣機(jī)，整機(jī)能效顯著提升。該技術(shù)還可拓展應(yīng)用于航空航天、國(guó)防軍工、農(nóng)業(yè)、林業(yè)機(jī)械和重型機(jī)械等裝備。

“挖掘機(jī)數(shù)字樣機(jī)及孿生平臺(tái)”

電缸與液壓缸相比，具有更優(yōu)異的速度控制、位移控制和推力控制精度，可對(duì)各運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)進(jìn)行獨(dú)立控制。

目前，工程機(jī)械數(shù)字孿生遠(yuǎn)程操控系統(tǒng)仍高度依賴從真實(shí)挖掘機(jī)回傳的大量原始傳感器數(shù)據(jù)來(lái)驅(qū)動(dòng)本地?cái)?shù)字樣機(jī)實(shí)現(xiàn)同步，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)帶寬壓力巨大、系統(tǒng)延遲顯著以及遠(yuǎn)程操控下視頻流界面的臨場(chǎng)感缺失。團(tuán)隊(duì)提出了輕量化模型與高精度分布式模型并存孿生建模方法，攻克孿生模型與物理機(jī)運(yùn)行速度失配問(wèn)題，速度提升明顯，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)仿真；提出基于特征補(bǔ)全的孿生方法，攻克了裝備作業(yè)過(guò)程數(shù)據(jù)量大、時(shí)延大等問(wèn)題；提出真實(shí)機(jī)器—縮比模型—孿生模型三端互為驅(qū)動(dòng)的數(shù)字孿生架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)縮比樣機(jī)增強(qiáng)遠(yuǎn)程遙控感知、孿生模型背后高精度仿真模型增強(qiáng)數(shù)據(jù)再現(xiàn)，同時(shí)引入增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)，提升操控效率。

“電液比例閥閥芯位移智能控制器”

電液比例閥是工程機(jī)械、礦山裝備和重型機(jī)電裝備中的核心控制元件，其閥芯位移閉環(huán)性能直接影響系統(tǒng)的精細(xì)調(diào)節(jié)、換向一致性和動(dòng)態(tài)響應(yīng)。針對(duì)比例閥零位附近存在死區(qū)、摩擦、滯回及參數(shù)漂移等問(wèn)題，研究構(gòu)建了“上位機(jī)—嵌入式控制器—功率放大器—電液比例閥—位移反饋”的分層閉環(huán)架構(gòu)，形成集參數(shù)配置、實(shí)時(shí)控制、狀態(tài)監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)記錄于一體的智能控制平臺(tái)?？刂品椒ㄉ?，提出基于閉環(huán)采樣數(shù)據(jù)的在線死區(qū)辨識(shí)方法，通過(guò)有效運(yùn)動(dòng)事件提取、候選邊界篩選、平滑更新和可信發(fā)布，實(shí)現(xiàn)左右死區(qū)邊界的實(shí)時(shí)跟蹤；進(jìn)一步設(shè)計(jì)不對(duì)稱逆映射補(bǔ)償，提高零位附近小信號(hào)向有效驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)化能力；同時(shí)引入模糊自適應(yīng)PID主控制器，在線修正控制參數(shù)，構(gòu)建“在線辨識(shí)—逆映射補(bǔ)償—自適應(yīng)控制”復(fù)合控制策略。

試驗(yàn)結(jié)果表明，該方法可顯著縮小等效死區(qū)，降低超調(diào)量，縮短上升時(shí)間和調(diào)節(jié)時(shí)間，提升比例閥在小信號(hào)、階躍和掃頻工況下的響應(yīng)品質(zhì)與工況適應(yīng)能力，為電液裝備智能化升級(jí)提供控制器技術(shù)支撐。

6月13—14日，誠(chéng)摯邀請(qǐng)行業(yè)同仁及科技愛(ài)好者蒞臨現(xiàn)場(chǎng)，太原理工大學(xué)愿與大家攜手，以科技創(chuàng)新推動(dòng)工程機(jī)械行業(yè)向更綠色、更智能、更高效的方向高質(zhì)量發(fā)展。

來(lái)源：太原理工大學(xué)

整理：協(xié)會(huì)宣傳工作部

初審：董　萌

復(fù)審：呂　瑩

終審：吳培國(guó)

編輯：李吉旺