An Optimization-Based Method to Determine the Hydraulic Amplifier Piston Position

• Autorzy: Klimek Agnieszka , Kukiełka Marcin

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0055.0500

Warianty tytułu

PL

Wykorzystanie metod optymalizacji do określenia położenia tłoczka sterującego wzmacniacza hydraulicznego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Hydraulic systems are one of the most popular types of drives. They are mostly used in industry and mobile applications. Wherever high forces are required, such as in the machinery and power industry, transportation or emergency equipment, hydraulic systems are utilized. One of the hydraulic system components facing energy management and power consumption issues is a hydraulic pressure amplifier. This device, using the switching control technique, generates high oil pressure which results in obtaining high force when it is required. This paper covers hydraulic pressure amplifier work principles and introduces a method to determine the position of the working piston in such devices. Based on the examination results, the position changing algorithm was implemented utilizing the gradient descent optimization method.

PL

Efektywne wykorzystanie energii jest nadrzędnym celem nowoczesnego przemysłu. Wszędzie tam, gdzie wymagane są duże siły, jak w przemyśle maszynowym i energetycznym, transporcie lub urządzeniach ratowniczych, używane są układy hydrostatyczne. Jednym z elementów układu hydrostatycznego, który ma wpływ na jego sprawność, jest wzmacniacz ciśnienia hydraulicznego. Urządzenie to generuje wysokie ciśnienie oleju dzięki wielokrotnemu przesterowywaniu, co skutkuje uzyskaniem dużej siły, gdy jest to wymagane. W artykule omówiono zasady działania wzmacniacza ciśnienia hydraulicznego i przedstawiono metodę określania położenia tłoka roboczego w takich urządzeniach. Na podstawie wyników badań zaimplementowano algorytm zmiany położenia, wykorzystując metodę gradientu prostego.

Słowa kluczowe

EN

high-speed on-off valve; hydraulic amplifier; switching control

PL

zawór szybkoprzełączający; wzmacniacz hydrauliczny; sterowanie cyfrowe

• Wydawca: Wojskowa Akademia Techniczna im. Jarosława Dąbrowskiego
• Czasopismo: Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej
• Rocznik: 2024
• Tom: Vol. 73, nr 3
• Strony: 31--36
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Klimek Agnieszka

• Military University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering, 2 Kaliskiego St., 00-908 Warsaw, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-2669-1087

autor

Kukiełka Marcin

• Military University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering, 2 Kaliskiego St., 00-908 Warsaw, Poland

• https://orcid.org/0000-0003-0010-9447

Bibliografia

• [1] Suematu Y., Yamada H., Muto T., Digital Control of Hydraulic Actuator System by the Method of Differential-Pulse Width Modulation, Transactions of the Japan Society of Mechanical Engineers Series C, 55, 516, 1989, 2053-2061.
• [2] Suematsu Y., Yamada H., Tsukamoto T., Muto T., Digital Control of Electrohydraulic Servo System Operated by Differential Pulse Width Modulation, SME International Journal. Ser. C, Dynamics, Control, Robotics, Design and Manufacturing, 36, 1, 1993, 61-68.
• [3] Huh J.-Y., Wennmacher G., A study on the Stability Analysis of a PWM Controlled Hydraulic Equipment, KSME International Journal, 11, 4, 1997, 397-407.
• [4] Manhartsgruber B., Mikota G., Scheidl R., Modelling of a Switching Control Hydraulic System, Mathematical and Computer, Modelling of Dynamical Systems, 11, 3, September 2005, 329-344.
• [5] Zhang J., Yang M., Xu B., Design and Experimental Research of a Miniature Digital Hydraulic Valve, Micromachines, vol. 9, 6, June 2018, 283.
• [6] Keles O., Ercan Y., Theoretical and experimental investigation of a pulse-width modulated digital hydraulic position control system, Control Engineering Practice, 10, 2002, 645-654.
• [7] Uusitalo J. P., Soderlund L., Kettunen L., Linjama M., Vilenius M., Dynamic analysis of a bistable actuator for digital hydraulics, IET Science, Measurement and Technology, vol. 3, 3, 2009, 235-243.
• [8] Tu H. C., Rannow M. B., Van de Ven J. D., Wang M., Li P. Y., Chase T. R., High speed rotary pulse width modulated on/off valve, in Proceedings of ASME-IMECE’07, Seattle, 2007.
• [9] Zhao L.-M., Wu H.-C., Zhao L., Long Y.-X., Li G.-Q., Tang S.-H., Optimization of the High-speed On-off Valve of an Automatic Transmission, in: IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering, 2018.
• [10] Zhong Q., Zhang B., Yang H.-Y., Ma J.-E., Fung R.-F., Performance analysis of a high-speed on/off valve based on an intelligent pulse-width modulation control, Advances in Mechanical Engineering, vol. 9, 2017, 1-11.
• [11] Zhang B., Zhong Q., Ma J.-E., Hong H.-C., Bao H.-M., Shi Y., Yang H.-Y., Self-correcting PWM control for dynamic performance preservation in high speed on/off valve, Mechatronics, vol. 55, November 2018, 141-150.
• [12] Wang F., Gu L., Chen Y., A Hydraulic Pressure-Boost System Based in High-Speed ON-OFF Valves, IEEE/ASME Transactions On Mechatronics, 18, 2, April 2013, 733-743.
• [13] Wang F., Gu L., Chen Y., A continuously variable hydraulic pressure converter based on hig-speed on-off valves, Mechatronics, 21, 2011, 1298-1308.
• [14] Bartnicki A., Klimek A., The Research of Hydraulic Pressure Intensifier for Use in Electric Drive System, IEEE Access, vol. 7, 2019, 20172-20177.
• [15] Huova M., Aalto A., Linjama M., Huhtala K., Lantela T., Pietola M., Digital hydraulic multi-pressure actuator - the concept, simulation study and first experimental results, International Journal of Fluid Power, 18, 3, 2017, 141-152.