机械工程学报

作者：王佩, 高紫乐 LINJAMA Matti, 王定煜, 姚静

单位：1. 燕山大学机械工程学院 秦皇岛 066004； 2. 起重机械关键技术全国重点实验室 秦皇岛 066004； 3. 河北省轻质结构装备设计与制备工艺技术创新中心 秦皇岛 066004； 4. 坦佩雷大学工程与自然科学学院 坦佩雷 33720 芬兰

关键词：数字液压,并联数字阀,脉冲数调制,信号自适应重构,主动容错；

基金：国家自然科学基金(51975507，52405075)、河北省自然科学基金青年科学基金(E2024203157)和河北省教育厅科学研究(QN2024237)资助项目

并联数字阀由多个结构简单、耐污能力强且可靠性高的开关阀组成，具备独特硬件冗余优势，一定程度保证了系统安全可靠性。然而，长期高频切换不可避免会导致其组成阀发生卡滞和泄漏等故障，使得原有开关组合控制失效，无法匹配目标需求，导致性能降级。因此，提出改进的脉冲数调制(Pulsenumber modulation, PNM)控制及故障自适应循环切换控制在减少切换次数下保证控制精度与各阀切换均匀性。在此基础上，提出基于信号自适应重构的主动容错控制方法改善故障性能。首先，介绍并联数字阀工作原理，基于高速开关阀的典型故障建立各故障下并联数字阀流量模型，利用并联数字阀独特的冗余特性，设计自适应信号在线重构以实现剩余功能重组与典型Ⅰ、Ⅱ类故障的容错机制，建立故障发生在泵侧和油箱侧的容错流量方程，设计不同工况下容错切换监督控制，分析不同工况下两类典型故障信号并联数字阀自适应重构机制与阀组协同控制下交叉错流的容错补偿效果，形成自适应主动容错补偿控制方法，优化故障下系统性能并保证可靠运行。基于等编码并联数字阀控缸试验台进行容错试验，结果表明，Ⅰ类故障最大误差可减少约27%；Ⅱ类故障最大误差可减少约12%，平均误差减少约12.5%。

来源：2025年第16期

《机械工程学报》期刊编辑部

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