轴向柱塞泵压力波非线性特性实验分析

本文主要探讨了轴向柱塞泵在液压系统中的压力波非线性特征，通过对不同油液含气量条件下的实验研究，揭示了压力波信号的混沌特性和随机性。研究采用了非线性理论和信号处理技术，包括相空间重构、互信息法、Cao方法、高斯核函数法以及Wolf方法。 1. 非线性分析方法： 在分析压力波信号时，首先应用坐标延迟法重构相空间，确定延迟时间和嵌入维数。这一步至关重要，因为它允许从原始压力波信号中恢复系统的其他状态变量。通过互信息法估计延迟时间，可以有效处理有限长度且带有噪声的数据。Cao方法则用于估计嵌入维数，以更准确地描述系统的复杂性。 2. 相关不变量： 文中关注的不变量是关联维数和最大Lyapunov指数。关联维数反映在相空间中压力波吸引子的几何结构和数据分布，而最大Lyapunov指数则指示压力波信号轨迹的变化规律，揭示系统的混沌特性。高斯核函数法用于计算关联维数， Wolf方法用于计算最大Lyapunov指数，这些方法为定量分析压力波的非线性行为提供了工具。 3. 液压实验平台： 实验平台由液压部件、电气单元和测试单元构成，采用轴向柱塞泵作为动力源，模拟不同工况下的煤矿液压设备行为。通过调整截流截止阀控制油液含气量，使用压电式压力传感器收集压力波信号。数据采集卡（PXI-6122）用于实时数据采集和后续处理，设置采样频率为5120Hz，每个样本采样时间为20s，压力波信号监测点布局合理。 4. 实验结果与分析： 实验结果显示，随着油液含气量的增加，压力波信号的分形特征增强，随机性和混沌特性更为显著。这表明含气量对液压系统的动态行为有显著影响，可能会导致系统的不稳定性和预测难度增加。 这项研究通过实验证明了轴向柱塞泵产生的压力波信号具有复杂的非线性特性，特别是在油液含气量变化的情况下。这些发现对于理解和优化液压系统的性能、预防故障以及提高系统控制精度具有重要意义。未来的研究可以进一步探索不同工况下压力波的非线性特征，以提供更深入的理论指导和技术支持。