展示机械工程学科国家自然科学基金资助项目的研究进展和最新成果，评选优秀结题项目是ICFDM 2018国际学术会议的重要内容。工程科学二处（机械工程学科）组织相关专家，对2017年度结题项目进行评议，从各类结题项目中推荐了174项进行展板展示；面上项目、青年基金、地区基金中推荐了45项进行口头报告，并经现场参会代表无记名投票评选出10项优秀结题项目。

最终评选出面上项目7项，青年基金3项。

祝贺我院徐兵教授获国家自然科学基金机械工程学科2017年度优秀结题项目！

项目负责人

Email：bxu@zju.edu.cn

徐兵

浙江大学

项目执行期

2014年1月-2017年12月

依托单位浙江大学

项目批准号

51375431

项目简介

液压控制系统是工程机械最重要的传动方式，其性能好坏直接关系到整机的操控性和效率。电液流量匹配系统采用泵阀主动控制，具有压力裕度低、动态特性好等优点，可避免现有负载敏感系统存在的效率低、响应慢、易振荡等缺陷，但也存在流量难以准确匹配、运动难以协调控制等问题。本项目围绕供需流量匹配机制、面向四象限负载的系统能效提升、多自由度协调控制等方面开展研究，在建立系统流量动态匹配机制的基础上，提出了系统能效提升和协调控制方法，为电液流量匹配系统设计与应用提供理论基础和技术支撑，以促进高端智能工程机械液压传动技术的发展。

主要研究进展及创新点

(1)建立了基于复杂机电液耦合模型和流量压力/切换控制的系统流量动态匹配机制，实现了多执行器供需流量精确匹配，为系统能效与操控性提高提供理论基础；

(2)发明了进口全开、出口流量/压力控制与泵排量控制组合的三层泵阀复合控制方法，挖掘机典型工作循环下相比传统负载敏感系统能耗降低30.9%；

(3)提出了自适应极点配置和多支路动态解耦的多执行器协调控制与振荡抑制技术，速度动态误差和压力超调量分别降低29.2~48.1%和12.7~35.7%，阶跃动态响应时间缩短0.5s，

(4)相关成果应用于26自由度双臂重载抢险救援机器人液压系统的高精度运动控制、中国中子源中子束线开关液压驱动系统的重载精细定位等场合。

考虑供需匹配与能效提升的工程机械电液流量匹配系统运动控制基础研究

项目取得的主要研究成果

(1)在IEEE Transactions on Industrial Electronics, IEEE/ASME Transactions on Mechatronics，Mechanical System and Signal Processing等期刊上发表SCI论文15篇，EI论文4篇，会议特邀报告5次，国际会议分会场报告6次，1篇会议论文获最佳论文。

(2)申请发明专利6项，其中已授权3项，授权实用新型专利1项；

(3)项目负责人2016年入选教育部“长江学者奖励计划”特聘教授，2017年入选国家“万人计划”科技创新领军人才；

(4)培养博士研究生4名，硕士研究生6名。

代表性论文

[1]Min Cheng,Bing Xu, Junhui Zhang, et al. Pump-based Compensation for Dynamic Improvement of the Electrohydraulic Flow Matching System.IEEE Transactions on Industrial Electronics, Apr. 2017, 64(4): 2903~2913.

[2]Bing Xu, Min Cheng, Huayong Yang, et al. A Hybrid Displacement/Pressure Control Scheme for an Electrohydraulic Flow Matching System,IEEE/ASME Transactions on Mechatronics, 2015, 20(6)：2771-2782.

[3]Bing Xu, Ruqi Ding, Junhui Zhang, Min Cheng. Multiphysics-Coupled Modeling: Simulation of the Hydraulic-Operating Mechanism for a SF6 High-Voltage Circuit Breaker.IEEE/ASME Transactions on Mechatronics, 2016, 21(1):379-393.

[4]Ruqi Ding,Bing Xu, Junhui Zhang, Min Cheng. Self-tuning pressure-feedback control by pole placement for vibration reduction of excavator with independent metering fluid power system.Mechanical Systems & Signal Processing, 2017, 92:86-106.

[5]Bing Xu, Ruqi Ding, Junhui Zhang, Min Cheng. Pump/Valves Coordinate Control of the Independent Metering System for Mobile Machinery.Automation in Construction, 57(2015), 98-111.