河北省重型機械流體動力傳輸與控制重點實驗室

其一級學科“機械工程”是國家一級重點學科，一級博士點學科、具有機械工程博士后流動站。下設三個碩士點：機械電子工程、流體機械、流體傳動及控制。1986年獲碩士學位授予權，2000年獲博士學位授予權。實驗室現有固定研究人員28人，其中，國家特貼獲得者3人，河北省後備院士1人，省部級突出貢獻的中青年專家3名，博士生導師5人，實驗室隊伍中正高職14人，副高職13人；博士學位獲得者10人，具有在國外學習經歷的7人。另外還聘請了多位國內外的知名專家、教授為實驗室的兼職教授。

重型機械流體動力傳輸與控制實驗室依託機械電子工程學科，它是現代機械科學的重要分支，主要研究流體動力分配、傳遞與控制的規律，致力於提高傳動與控制過程的運動學品質，滿足工程技術目標和環境要求，具有機械、微電子技術、液壓與氣動、現代測試、現代控制和計算機技術交叉綜合的技術優勢。流體動力傳輸與控制技術無論在軍事工業領域還是在民用工業領域都有廣泛的應用。

重型機械流體動力傳輸與控制實驗室在電液控制系統、機器工況監測和故障診斷、應用流體力學研究、新型液壓元件、液壓系統可靠性研究等方面處於國內領先地位，取得了許多重大科研成果。實驗室已形成特色鮮明的研究方向6個：重型機械電液伺服控制系統的研究；管道動特性及智能蓄能器的應用研究；機電系統先進控制策略的研究；智能故障診斷預報及系統可靠性研究；新型流體元件及複雜流場計算與分析；工程機械智能控制與安全保障系統的研究。

1. 重型機械電液伺服控制系統的研究

電液伺服控制，是流體動力傳輸與控制技術的核心內容。以王益群教授為首的研發組在當代板帶軋機的兩大關鍵技術—板厚和板形控制方面，打破了精軋機組長期依賴進口技術的局面。1992年，把板厚控制研究成果(液壓AGC)用於哈爾濱鍍銅帶鋼廠400HC軋機改造，結果使我國第一次用國產技術、國產設備生產出精密帶鋼。在IGC650HCW精密冷帶軋機成套設備研製及關鍵技術研究項目中，國內外首次成功地實現了內輥縫控制(IGC)和工作輥軸向移動(HCW)的結合，是冷軋控制技術的最新發展，板厚控制精度達到?2?m，生產運行穩定可靠。該項研究獲國家科技進步二等獎。2005年成功將該項關鍵技術與現場匯流排控制技術相結合，並首次應用於板帶材冷連軋機組，填補了國內空白。以孔祥東教授為首的科研團隊，將電液控制系統的最新技術應用於在大型鍛壓設備的控制，成功開發了10MN單臂鍛壓機電液控制系統、20Mn快鍛機組電液控制系統、50MN水壓機組電液控制系統等系列成套系統。

2. 管道動特性及智能蓄能器的應用研究

該方面的理論分析和實驗研究打破了管路效應只有害於系統的傳統觀點，揭示了管路效應在電液控制系統中的應用前景，提出了管路串聯校正和管路並聯校正及利用智能蓄能器改善系統控制品質的新概念和新方法，將其應用於實際電液控制系統中，達到了國際先進水平。在智能型液壓蓄能器的研究中，在理論上建立了較為完善的蓄能器數學模型和準確的參數選擇公式，並以此為依據研製了智能型蓄能器。

3. 機電系統先進控制策略的研究

本方向長期從事機電系統的控制策略研究。利用現代控制理論，跟蹤機電控制領域最新研究熱點，關於模糊神經網路、時滯混沌理論、容錯控制、魯棒及 控制理論等研究在理論和實際應用上取得了多項成果。

4. 智能故障診斷預報及系統可靠性研究

跟蹤現代控制理論領域最新研究熱點，在模糊神經網路、時滯混沌理論、魯棒及 控制理論、故障信息診斷等方面取得了一系列研究成果。在利用混沌性質進行微弱信號檢測及智能故障診斷領域，把現代信息技術中的神經網路、模糊邏輯、多分辨分析、專家系統、混沌理論應用於液壓系統故障診斷中，做出了許多原始創新性工作。提出了液壓系統模糊可靠性預測方法，基於T-S模型的液壓系統故障樹分析方法，基於故障樹分析的液壓系統故障診斷搜索策略，基於神經網路和模糊推理的液壓系統故障診斷方法。把可靠性技術實用化，應用於工業生產設備的技術改造中，完成了“千噸水壓機控制系統更新與可靠性研究”項目，利用可靠性理論進行可靠性設計，使改造后的液壓機具有很高的自動化水平和高新技術含量，可靠性、安全性明顯提高，生產率大幅度提高，取得了巨大經濟效益。該項目2000年獲河北省科技進步二等獎。

5. 新型流體元件及複雜流場計算與分析

提出了一種體外驅動、錐形螺旋葉輪轉子在軸向和徑向完全實現磁懸浮的新型血泵；建立了液壓元件內部流場以雜訊、能量損失和靜、動態性能為優化目標的優化設計準則。針對組織工程支架內微管網內微流體的流動建立數學模型，建立了組織工程支架內管網結構主要參數的設計原則。設計開發了開路式柱塞泵、雙定子力偶泵、寬曲線雙定子滾柱泵、雙作用變數葉片泵等多種新型液壓元件。

將有限元理論應用於液壓技術中多種異形斷面流道的分析與計算；對液壓技術中的斷面突擴與突縮、液壓集成塊內部的複雜流道、各種節流孔口等流場進行了系統的數值模擬，並給出流場的數值計算可視化圖形圖像，在此基礎上定性分析流體雜訊、能量損失與流場結構之間的關係等，並提出複雜流道設計中應注意的問題和相應的改進措施；對液壓滑閥和液壓錐閥流場進行了系統的數值模擬。計算了不同開口度、不同結構和不同閥座尺寸下流場結構的可視化圖像，指出閥口處及閥腔中形成的渦旋是導致能量損失和流體雜訊的主要原因，並提出相應的改進措施，液壓元件與系統的節能降噪提供了理論基礎。

6. 工程機械智能控制與安全保障系統的研究

工程機械在國家基礎建設中發揮著巨大的作用。本方向針對工程機械電液控制系統的智能化控制提出了基於軌跡規劃的自動化作業控制方法，對於提高工程機械的工作效率具有重要意義。針對工程機械操作的安全性問題，利用現代感測技術與控制技術，規劃、監控工程機械（如起重機、高空作業車、消防車等）的操作空間，對保護操作人員的人身安全和設備提供技術基礎。

實驗室具有極強的創新能力。結合與國家發展緊密相關的重大課題，在液壓系統的節能控制、重型工程車輛電液控制系統、提高液壓元件壽命等方面申請專利技術36項。已獲國家發明專利 3 項，實用新型專利 19 項。在新型液壓元件的開發應用方面，基於具有自主知識產權的實用專利技術，成功研製多種新型液壓泵、液壓馬達和多功能電液控制閥。滑塊泵兩種新元件，並已通過實驗測試。2000年以來，實驗室先後承擔了國家及省部級等70項研究課題，其中國家自然科學基金項目9 項，國家攻關項目3項，國家其它基金 4項，河北省自然科學基金項目6 項，其他省部基金26項。近3年來科研經費累計達4230萬元，其中縱向科研基金達416萬元，完成企業橫向課題47項，轉讓技術11項。獲國家科技進步二等獎2項，省部級科技進步二等獎6項，省部級3等獎4項。利用實驗室的研究成果在國內外重要刊物及學術會議上發表學術論文1286 篇，被國際著名檢索SCI、EI、ISTP收錄共128篇。公開出版教材和學術專著9部。

本實驗室具有功率等級高、精度高、能夠滿足教學和科研要求的技術先進的液壓元件實驗平台，同時面向社會服務。平台總體及測試軟體由北京機械工業自動化研究所國家液壓元件測試中心製造，可依據國家標準完成總功率不大於220Kw的液壓元件（流量控制閥、方向控制閥、壓力控制閥、比例控制閥、比例伺服閥、電液伺服閥、液壓泵、液壓馬達、液壓缸）、液壓傳動系統、液壓伺服系統動靜態參數的性能測試以及油液污染度的離線及在線檢測等。平台可採用比例或手動控制調節，數據的採集、處理均由計算機實現。