陶建峰， 張青松， 孫 浩， 徐 兵， 劉成良， 焦宗夏

(1.上海交通大學(xué)機械系統(tǒng)與振動國家實驗室，上海 200240；2.北京機械工業(yè)自動化研究所有限公司，北京 100120；3.浙江大學(xué)流體動力與機電系統(tǒng)國家重點實驗室，浙江杭州 310027;4.北京航空航天大學(xué)自動化科學(xué)與電氣工程學(xué)院，北京 100083)

引言

全國流體傳動與控制學(xué)術(shù)會議是流體傳動與控制領(lǐng)域最有影響力的全國性大型學(xué)術(shù)會議；會議每2年一屆，首屆會議為2000年，目前已成功舉辦11屆。會議采用大會報告、分會場報告、張貼報告以及工業(yè)界新產(chǎn)品和新技術(shù)小型展覽等形式，為該領(lǐng)域的研究人員、制造商及用戶提供交流和討論最新成果與創(chuàng)新思想的平臺。

第十一屆全國流體傳動與控制學(xué)術(shù)會議由中國機械工程學(xué)會流體傳動與控制分會主辦，上海交通大學(xué)機械與動力工程學(xué)院、機械系統(tǒng)與振動國家重點實驗室承辦，北京華德液壓工業(yè)集團有限責(zé)任公司、SMC(中國)有限公司、上海敏泰液壓股份有限公司、寧波華液機器制造有限公司、星宇電子(寧波)有限公司、浙江海宏液壓科技股份有限公司、黎明液壓有限公司、新鄉(xiāng)市平菲液壓有限公司、廣州市新歐機械有限公司協(xié)辦。會議于2020年10月31日-11月2日在上海市順利召開。

本屆會議邀請楊華勇、焦宗夏等知名專家作大會報告9個，收錄內(nèi)容涉及人工智能與數(shù)字化、元件與系統(tǒng)、密封/摩擦與潤滑等6個方向論文133篇；會議評選出5篇會議最佳論文、5篇會議優(yōu)秀論文、7篇優(yōu)秀海報論文?？傆?10余位領(lǐng)域?qū)＜?、學(xué)者、科研工作者出席了會議。會議在形式、內(nèi)容、規(guī)模和質(zhì)量方面取得了新的高度；因此，及時對會議主題、征文范圍及大會報告與會議論文開展綜述并就相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行分析討論，對流體傳動與控制學(xué)科發(fā)展，后繼會議的組織籌備以及國內(nèi)學(xué)者和工程技術(shù)人員的研究有積極參考借鑒價值。

1 大會主題

學(xué)術(shù)會議應(yīng)當(dāng)設(shè)立主題，以反映學(xué)科近些年的最新發(fā)展方向或熱點問題，同時對國內(nèi)科技發(fā)展和經(jīng)濟發(fā)展起促進作用。因此，自第四屆開始，全國流體傳動與控制學(xué)術(shù)會議每一屆都設(shè)定大會主題，如“流體傳動與信息化”(2006)、“國防與創(chuàng)新”(2008)、“發(fā)展·環(huán)境”(2010)、“節(jié)能環(huán)保與流體動力”(2012)、“綠色·數(shù)字·智能”(2014)、“面向未來的流體傳動與控制”(2016)、“基礎(chǔ)·融合·創(chuàng)新”(2018)。

總結(jié)上述主題可以發(fā)現(xiàn)：以往各屆會議主題主要著重于流體傳動與控制專門技術(shù)或應(yīng)用領(lǐng)域的擴展，強調(diào)學(xué)科的自我完善與縱深探索。從會后效果看，這些會議主題對國內(nèi)流體傳動與控制領(lǐng)域的學(xué)科方向與技術(shù)發(fā)展起到了非常重要的引領(lǐng)作用，也取得了令人鼓舞的成果。然而，必須清醒認(rèn)識到流體傳動與控制是一個傳統(tǒng)學(xué)科，相關(guān)的技術(shù)正面臨來自其他傳動技術(shù)的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)；同時，人工智能等學(xué)科的興起正在從技術(shù)、人才等各個方面對傳統(tǒng)學(xué)科產(chǎn)生深刻的影響，如何利用新興技術(shù)為傳統(tǒng)領(lǐng)域的學(xué)科發(fā)展注入新的活力被普遍關(guān)注。為此，第十一屆全國流體傳動與控制學(xué)術(shù)會議確定會議主題為：流體傳動與控制+人工智能，希望通過交流和研討相關(guān)科學(xué)研究及工程實踐的成果，促進流體傳動與控制和人工智能的交叉融合，推動流體傳動與控制理論、方法、技術(shù)及其工程應(yīng)用在智能、可靠、高效、綠色方面的創(chuàng)新發(fā)展，同時增強學(xué)科對優(yōu)秀青年人才的吸引力。

2 征文范圍

大會主題是學(xué)術(shù)會議的靈魂，會議論文則是靈魂的載體；因此，學(xué)術(shù)會議征文范圍選定對于會議的規(guī)模和質(zhì)量有直接而重要的影響。流體傳動與控制作為傳統(tǒng)學(xué)科，保持其全國會議的學(xué)術(shù)水平是會議組織面臨的長久挑戰(zhàn)；與此同時，流體傳動與控制學(xué)術(shù)會議論文征文也無法脫離國內(nèi)流體傳動與控制領(lǐng)域研究重工程、偏應(yīng)用的研究現(xiàn)狀，調(diào)和會議學(xué)術(shù)性與領(lǐng)域研究現(xiàn)狀的矛盾，是確定會議論文征文范圍要重點考慮的一項任務(wù)。

表1 11th IFK與FPMC2019征文范圍

分析國際上流體傳動與控制領(lǐng)域?qū)W術(shù)會議，可以發(fā)現(xiàn)相關(guān)論文征文范圍有3種模式：以研究對象或應(yīng)用領(lǐng)域確定征文范圍、以熱點問題確定征文范圍以及二者的融合。表1為第十一屆國際流體動力會議(11th International Fluid Power Conference，Aachen，11th IFK)確定的征文范圍和2019年流體動力與運動控制研討會(ASME/BATH 2019 Symposium on Fluid Power and，F(xiàn)PMC2019)的征文范圍。借鑒上述國際會議的征文范圍，結(jié)合國內(nèi)流體傳動與控制領(lǐng)域研究現(xiàn)狀，確定本屆會議征文范圍： ① 人工智能與數(shù)字化；② 元件與系統(tǒng)；③ 密封、摩擦與潤滑；④ 節(jié)能與環(huán)保；⑤ 可靠、安全與可維護性；⑥ 工程應(yīng)用。

3 大會報告與論文

3.1 大會報告

本屆學(xué)術(shù)會議邀請楊華勇、焦宗夏等知名專家作了9場大會報告：《超高壓大流量軸向柱塞泵研制的一些進展》(楊華勇)、《高性能飛行器導(dǎo)航制導(dǎo)與控制半實物仿真裝備與試驗環(huán)境》(焦宗夏)、《液壓元件與系統(tǒng)輕量化研究進展報告》(孔祥東)、《車輛慣性調(diào)控懸掛技術(shù)研究》(趙丁選)、《機器人化農(nóng)機裝備關(guān)鍵技術(shù)及發(fā)展趨勢》(劉成良)、《地面無人運動平臺及其關(guān)鍵技術(shù)研究》(王軍政)、《人機-環(huán)境共融的重載液壓機器人》(徐兵)、《重載艦船姿態(tài)模擬搖擺臺液壓伺服系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究》(李寶仁)、《電液伺服系統(tǒng)非線性控制理論與方法》(姚建勇)。

各報告主要內(nèi)容如下：楊華勇院士介紹了超高壓大流量軸向柱塞泵關(guān)鍵構(gòu)件的表面強化工藝和結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法、大流量軸向柱塞泵的減振降噪技術(shù)、基于比例閥及高速開關(guān)閥的電控泵閉環(huán)控制策略以及超高壓大流量軸向柱塞泵虛擬樣機和實驗技術(shù)的研究進展。焦宗夏教授介紹了高性能飛行器導(dǎo)航、制導(dǎo)與控制半實物仿真裝備與試驗環(huán)境研究的成果，以及基于多總線調(diào)度與時間匹配管理的半實物仿真系統(tǒng)架構(gòu)、多自由度多構(gòu)型高動態(tài)力模擬系統(tǒng)，寬速域大過載高精度運動模擬系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究等方面取得的進展。孔祥東教授介紹了液壓輕量化研究的背景意義、技術(shù)現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢，分享了一體化電液執(zhí)行器、碳纖維液壓缸、非金屬小型化開式/閉式液壓油箱、增材制造液壓集成單元、機器人輕量化演示平臺的研究進展。趙丁選教授闡明了慣性調(diào)控懸掛的工作原理，介紹了基于“車前地形”和基于“位姿偏差”的慣性調(diào)控懸掛控制方法和關(guān)鍵技術(shù)，以及流體傳動與控制技術(shù)在其中發(fā)揮的核心作用，同時報告了相關(guān)技術(shù)在舉高噴射消防車等裝備上的應(yīng)用效果。劉成良教授從國內(nèi)外各種各樣的農(nóng)業(yè)機器人入手，介紹了大田農(nóng)業(yè)機器人和設(shè)施農(nóng)業(yè)機器人現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，分析了本體設(shè)計、智能感知、智能決策、導(dǎo)航與控制、大數(shù)據(jù)/物聯(lián)網(wǎng)/云服務(wù)、標(biāo)準(zhǔn)化等農(nóng)業(yè)機器人關(guān)鍵技術(shù)。王軍政教授介紹了其團隊在液壓、電機驅(qū)動的多種無人運動平臺及涉及到的智能感知、伺服驅(qū)動和自主運動等方面取得的技術(shù)突破和創(chuàng)新成果，包括液壓四足機器人、伺服泵控馬達驅(qū)動無人車、四輪驅(qū)動前后轉(zhuǎn)向電動無人車等。徐兵教授介紹了面向人機-環(huán)境共融的重載液壓機器人研究進展，包括面向狹小空間作業(yè)驅(qū)控一體化重載混聯(lián)球腕及其七自由度冗余液壓臂、泵閥協(xié)調(diào)控制的高效電液驅(qū)動系統(tǒng)及其運動規(guī)劃方法、多關(guān)節(jié)電液系統(tǒng)振蕩抑制與高精度遙操作策略等。李寶仁教授介紹了重載三自由度(垂蕩、橫搖、縱搖)艦船姿態(tài)模擬搖擺臺特點，分享了重載裝備低功耗系統(tǒng)驅(qū)動技術(shù)、多缸動態(tài)同步控制技術(shù)、轉(zhuǎn)動負(fù)載時變參數(shù)精確辨識技術(shù)的研究進展。姚建勇教授系統(tǒng)討論了電液伺服系統(tǒng)的物理模型，匯報了未知參數(shù)自適應(yīng)估計、時變干擾非線性觀測、前饋補償殘差非線性魯棒控制等方法，分析了傳統(tǒng)線性控制與非線性控制的優(yōu)劣，探討了電液伺服系統(tǒng)高性能控制的發(fā)展方向。

3.2 會議論文

1) 人工智能與數(shù)字化

本屆會議上流體傳動與人工智能的結(jié)合主要體現(xiàn)在制造、元件/系統(tǒng)的故障診斷與健康管理方面。如：冀浩楠等[1]結(jié)合增材制造的工藝特點，提出基于專家系統(tǒng)的智能流固耦合仿真分析方法，通過元模型法經(jīng)數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)后獲得流道的設(shè)計空間，在壁面強度約束下以減小壓降與壁面厚度為目標(biāo)，用優(yōu)化算法尋求優(yōu)化設(shè)計方案，提高設(shè)計優(yōu)化過程的計算效率和求解準(zhǔn)確度。邱在輝等[2]提出了一種基于邊緣計算飛機燃油系統(tǒng)健康管理方法，通過搭建仿真虛擬機進行數(shù)字化仿真，并運用遷移學(xué)習(xí)的方法，證明所提出的方法相較于傳統(tǒng)的方法，在能夠滿足故障定位與預(yù)測的基礎(chǔ)上，使數(shù)據(jù)處理更靠近源頭，能夠?qū)收线M行更快的診斷?？焖倨鹭Q裝置在自卸車等工程機械以及導(dǎo)彈發(fā)射車等軍事領(lǐng)域均有較為廣泛的應(yīng)用，邱寒雨等[3]以快速起豎裝置液壓驅(qū)動系統(tǒng)為研究對象，提出一種基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和AdaBoost算法的故障診斷方法，將BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與逐步疊加建模算法結(jié)合構(gòu)造了多分類BP-AdaBoost算法。石存等[4]針對電靜液作動器(Electro-Hydrostatic Actuator, EHA)高速泵滑靴/斜盤副的偏磨磨損，分析其失效物理模型，揭示了EHA高速泵變載荷歷程與退化模型之間的映射關(guān)系，提出基于失效物理與改進粒子濾波的EHA高速泵智能壽命預(yù)測方法，通過和傳統(tǒng)粒子濾波算法和實驗測得數(shù)據(jù)進行對比，驗證了方法的有效性。王立堯等[5]提出了一種變分模態(tài)分解和極限梯度提升樹融合的空化等級識別方法，在不同空化等級下進行高速軸向柱塞泵空化試驗，采集殼體的振動加速度信號，對信號采用變分模態(tài)分解方法并從中提取故障特征以構(gòu)造特征數(shù)據(jù)集，利用極限梯度提升樹進行空化等級的識別。此外，任燕團隊將人工智能方法應(yīng)用于電液換向閥內(nèi)泄漏[6]、軸向柱塞泵故障診斷[7]，開展了有益的嘗試。

2) 元件與系統(tǒng)

本屆會議關(guān)于元件與系統(tǒng)的研究論文數(shù)量是最多的，關(guān)注的對象包括泵、閥、執(zhí)行機構(gòu)(馬達、缸、人工肌肉等)，研究重點為各類元件的建模、分析、設(shè)計與控制，少量論文涉及基礎(chǔ)科學(xué)問題的研究：

(1) 在泵的研究方面，黃長勝等[8]搭建了柱塞泵的AMESim模型，在變量機構(gòu)回路中加入阻尼孔元件，通過測試柱塞泵在加入阻尼孔前后于不同轉(zhuǎn)速下對應(yīng)的壓力和振動信號，利用小波包對信號進行消噪處理，經(jīng)過傅里葉變換得到功率譜密度。盧岳良等[9]提出了一種航空液壓泵的卸荷方法，對卸荷機構(gòu)原理以及基于AMESim的動態(tài)特性仿真進行了分析。施嘉佳等[10]運用1D-3D聯(lián)合仿真模型進行缸體傾覆的原因研究。張小龍等[11]搭建一種新型十字?jǐn)[盤驅(qū)動式水液壓軸向柱塞泵的ADAMS-AMESim固液耦合仿真模型，分析了配流閥閥芯質(zhì)量、彈簧剛度等參數(shù)對該新型泵容積效率的影響，并對其配流系統(tǒng)進行優(yōu)化設(shè)計。杜睿龍等[12]通過建立內(nèi)嚙合泵出口壓力脈動的集中參數(shù)模型，考慮了齒輪副的端面平面度誤差對泵的內(nèi)泄漏量及壓力脈動的影響。寧志強等[13]提出了四配流窗口軸向柱塞馬達機液耦合仿真分析的實驗方法，基于AMESim和RecurDyn聯(lián)合仿真得到四配流窗口軸向柱塞馬達不同工況下柱塞副、滑靴副間的的瞬態(tài)應(yīng)力應(yīng)變。

(2) 在閥的研究方面，陳立娟等[14]建立比例閥的非線性數(shù)學(xué)模型，提出了一種基于前饋補償?shù)目刂品椒?，通過AMESim仿真驗證方法的有效性。李躍松[15]基于Simcape建立了雙噴嘴擋板力反饋兩級電液伺服閥的多學(xué)科物理模型，并對其性能進行仿真分析。韋春輝等[16]提出了一種新型定節(jié)流孔車用比例壓力閥，建立了數(shù)學(xué)模型并對其調(diào)壓特性進行仿真分析，驗證了模型的有效性，獲取了壓力動態(tài)和閥芯動態(tài)特性。劉神等[17]提出一種壓扭聯(lián)軸器式2D緩沖閥，以壓扭聯(lián)軸器為傳動裝置改進現(xiàn)有2D緩沖閥，聯(lián)合仿真實現(xiàn)了不同工況條件的緩沖閥性能分析。張晉等[18]以Fluent軟件為平臺，建立DN25超高壓插裝閥流場有限元模型，結(jié)合閥口的節(jié)流特性分析了流體的速度場和壓力場，得到了流量及閥芯液動力關(guān)系。楊友勝等[19]建立了微型先導(dǎo)式海水液壓減壓閥數(shù)學(xué)模型，研究了主閥彈簧剛度、主閥預(yù)緊力以及阻尼孔尺寸對其靜動態(tài)特性的影響并進行了性能試驗。董文勇等[20]針對一種高壓大流量插裝式先導(dǎo)型溢流閥展開仿真分析與優(yōu)化設(shè)計，實現(xiàn)溢流閥滿足高壓大流量指標(biāo)且調(diào)壓偏差盡量小的要求。張增猛等[21]對音圈電機直驅(qū)水液壓球閥進行了數(shù)值和試驗分析，用于指導(dǎo)直驅(qū)閥閥芯位移的閉環(huán)控制設(shè)計。孟彬等[22]柱提出一種新式力馬達結(jié)構(gòu)，建立了力馬達的模型并利用Ansoft仿真軟件分析力馬達的力-位移特性，對軸向氣隙面積等主要結(jié)構(gòu)參數(shù)進行了分析和優(yōu)化。劉明瀟等[23]闡述超潔凈閥的工作原理及優(yōu)勢，通過不同開口下流體介質(zhì)對閥芯作用力與閥腔內(nèi)外永磁體間磁場作用力的計算，對閥芯受力特性進行了分析驗證。高隆隆等[24]研究了氣動伺服閥的溫升問題及其對電磁驅(qū)動特性的影響規(guī)律，建立了直驅(qū)式氣動伺服閥磁場-熱場-流場多場耦合模型，為氣動伺服閥的優(yōu)化設(shè)計提供了理論依據(jù)。陳珉芮等[25]提出一種球形降噪孔板，研究球形降噪孔板的設(shè)置方向及其錐角對過熱蒸汽的流動特性和噪聲聲源的影響，借助Fluent軟件進行了數(shù)值模擬。張增猛等[26]設(shè)計了一種新的非全周開口滑閥閥芯，進行了CFD仿真分析。黃信菩等[27]以提升增材制造流道成型質(zhì)量為研究目標(biāo)，采用選區(qū)激光熔融(SLM)法，探討了流道橫截面及打印模型中有無支撐添加對成型質(zhì)量的影響。

(3) 在執(zhí)行機構(gòu)研究方面，陳英龍等[28]提出了一種新型可變剛度的流體驅(qū)動柔性致動器，建立了柔性致動器的力學(xué)特性模型，并進行了仿真分析和力學(xué)特性試驗，驗證了柔性致動器的剛度調(diào)節(jié)特性。張兵等[29]建立考慮系統(tǒng)安裝誤差、負(fù)載剛度和伺服閥零偏等因素在內(nèi)的雙液壓缸同步控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，提出了基于內(nèi)力補償和位置補償?shù)目刂撇呗?。李順利等[30]建立氣動肌肉PI+Dead-zone遲滯模型，利用最小二乘法完成氣動肌肉PI+Dead-zone模型參數(shù)辨識。賈云瑞等[31]設(shè)計了一體化雙作用水壓人工肌肉直線執(zhí)行器，分析執(zhí)行器運動行程與結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的關(guān)系，并對導(dǎo)流件和動密封部件進行結(jié)構(gòu)設(shè)計，使2個水壓人工肌肉的工作壓力可獨立控制。車進凱等[32]設(shè)計雙作用水壓人工肌肉關(guān)節(jié)，采用滑輪組與關(guān)節(jié)軸承相結(jié)合的方式，放大水壓人工肌肉的有效行程并降低傳動的載荷，實現(xiàn)了關(guān)節(jié)的大范圍運動。謝雨晴等[33]為了研究水壓人工肌肉在水下的性能演化規(guī)律和可靠性，設(shè)計了水壓人工肌肉水下驅(qū)動試驗系統(tǒng)，分析了水壓人工肌肉的力位移特性。張?zhí)斓萚34]提出了一種以水作為傳動介質(zhì)的閥控液壓擺動缸，建立閥控擺動缸AMESim模型，分析參數(shù)對閥控缸系統(tǒng)跟隨特性的影響，聯(lián)合仿真研究了PID控制器抗干擾能力和跟隨性能。

(4) 在系統(tǒng)研究方面，孫浩等[35]針對閥控非對稱液壓缸系統(tǒng)設(shè)計了基于高斯過程的非線性模型預(yù)測控制器，通過求解二次規(guī)劃問題，實現(xiàn)控制器輸出最優(yōu)控制序列。劉赫等[36]提出新的進出口獨立泵控原理，使用2個伺服電機和2個定量泵作為動力源，直接驅(qū)動液壓缸的兩腔，對比分析了進出口獨立閥控與泵控系統(tǒng)分別在四象限工況下的運行原理和能效。赫連勃勃等[37]提出一種新穎的非線性流映射方案，利用非線性自適應(yīng)魯棒反演控制策略實現(xiàn)泵控液壓缸系統(tǒng)在高階動力學(xué)、參數(shù)不確定性下的精確控制。汪首坤等[38]理論分析了單液壓缸力伺服控制平臺添加負(fù)載速度反饋的合理性與有效性，通過大量的實驗數(shù)據(jù)證明了所采用的控制方法能夠提高力伺服控制的效果。訚耀保等[39]分析了某飛行器液壓作動器動作次序、工作機理、液體回路及鎖緊部件間的協(xié)同作用機制，建立鎖緊部件力學(xué)模型、作動器活塞和鎖緊銷的數(shù)學(xué)模型，仿真求解運動部件動態(tài)響應(yīng)，提出了結(jié)構(gòu)尺寸優(yōu)化方案。權(quán)凌霄等[40]對ARJ21-700民機發(fā)動機區(qū)域某根液壓管路建立液壓管路動力學(xué)數(shù)學(xué)模型，采用ABAQUS軟件進行模態(tài)分析和在功能振動載荷作用下的振動響應(yīng)分析，得到管路固有頻率和應(yīng)力響應(yīng)規(guī)律，并對管路危險部位疲勞壽命進行預(yù)估。蔡少樂等[41]提出了某5 t純電驅(qū)動裝載機基于壓力反饋的電液換擋系統(tǒng)及控制策略，利用AMESim建立了機電液仿真模型。王默等[42]提出一種新型主動式液壓互聯(lián)懸架系統(tǒng)，基于AMESim平臺，搭建液壓懸架系統(tǒng)的動力學(xué)模型，并對模型進行聯(lián)合仿真，分析了不同海況下懸架的動態(tài)特性。沈友昊等[43]提出了基于虛擬分解控制的EHA控制方法，搭建EHA動力學(xué)模型，設(shè)計完成基于虛擬分解控制的EHA控制器并開展仿真。張曉堯等[44]根據(jù)并聯(lián)平移機器人的機械結(jié)構(gòu)及運動特征得到動平臺的運動學(xué)正解和逆解，設(shè)計了線性自抗擾控制器；根據(jù)機器人結(jié)構(gòu)特點設(shè)計基于驅(qū)動臂跟蹤誤差分解組合的協(xié)調(diào)控制器，解決了運動協(xié)調(diào)的問題。林本末等[45]介紹了一種使用壓縮氣體驅(qū)動的柔性連續(xù)型機械手臂原型機，使用橡膠波紋管，設(shè)計、制造并裝配為執(zhí)行器、執(zhí)行器組及機械手臂，建立執(zhí)行器的伸長量與其內(nèi)部氣壓的理論模型并通過實驗驗證，測試了柔性機械手臂的形變及運動性能。孫志涵等[46]介紹了基于高速開關(guān)閥的單閥PID容腔壓力控制策略和雙閥自抗擾(ADRC)容腔壓力控制策略，并對2種控制策略分別進行了實驗驗證。王波等[47]提出了多路閥補償壓差調(diào)控原理，設(shè)計了電比例減壓閥控制補償壓差方案，實時調(diào)控多路閥的補償壓差，實現(xiàn)低壓差下微小流量的精確控制，以及大壓差下執(zhí)行器的快速響應(yīng)。劉永狀等[48]研究負(fù)載敏感控制多執(zhí)行器的同步特性，設(shè)計了多執(zhí)行器負(fù)載敏感同步控制系統(tǒng)，基于AMESim系統(tǒng)仿真模型，配置了系統(tǒng)參數(shù)；在偏載、時變負(fù)載、變速等工況下，對比研究了負(fù)載敏感控制的同步特性。趙毅等[49]提出了以矢量控制為核心、基于負(fù)載敏感的泵出口壓力反饋的控制策略和以CAN總線網(wǎng)絡(luò)作為主要通訊工具的電機雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，建立AMESim-MATLAB/Simulink聯(lián)合仿真模型，并進行了試驗研究。

3) 節(jié)能與環(huán)保

本屆會議在節(jié)能與環(huán)保方面的研究主要集中在結(jié)構(gòu)優(yōu)化、儲能技術(shù)、液電混合驅(qū)動、能量回收/采集等方面，如：魏巍等[50]為降低高速液力傳動過程的流動阻力，根據(jù)仿生學(xué)原理在葉片壓力面沿中間流線構(gòu)建矩形、U型、凹坑型非光滑仿生功能微觀結(jié)構(gòu)，并分別對光滑及非光滑表面液力元件進行流場數(shù)值模擬，采用實驗設(shè)計方法對矩形溝槽參數(shù)進行優(yōu)化設(shè)計，為低流動損失葉片表面設(shè)計提供了新的研究思路。張鵬舉等[51]研究等壓壓縮空氣儲能技術(shù)，解決系統(tǒng)效率低的問題，基于質(zhì)量守恒和能量守恒定律，建立壓縮空氣的熱力學(xué)模型，采用基于氣-液相變的等壓方法，提高了系統(tǒng)效率。王虎等[52]提出了一種恒壓式氣動儲氣裝置，取代傳統(tǒng)定容式儲氣罐，在AMESim中對一個典型氣動回路進行了建模仿真，比較了在回路中使用傳統(tǒng)定容式儲氣罐和恒壓式儲氣裝置的不同的系統(tǒng)工作特性。王金舜等[53]針對水下儲氣裝置在復(fù)雜的海洋環(huán)境中容易受到海流的影響從而引發(fā)結(jié)構(gòu)失效等問題，采用大渦模擬方法，對不同海流條件下的水下儲氣裝置的流體動力學(xué)特性進行了數(shù)值模擬。肖廣鑫等[54]提出了一種混合儲能系統(tǒng)(HES)，基于一臺1.7 t的微型液壓挖掘機，建立了該混合儲能系統(tǒng)的全尺寸仿真模型，實現(xiàn)了液壓挖掘機動臂能量再生。郝云曉等[55]為提高系統(tǒng)能效，提出一種采用新型執(zhí)行器的液電混合直線驅(qū)動系統(tǒng)，對所提系統(tǒng)工作原理進行了分析，設(shè)計了系統(tǒng)控制策略，搭建了仿真模型和原理驗證試驗臺，對系統(tǒng)可行性和特性進行了仿真分析和試驗研究。陳海斌等[56]提出了一種基于雙液壓馬達發(fā)電機勢能回收系統(tǒng)，采用AMESim搭建勢能回收系統(tǒng)仿真模型，分析了系統(tǒng)的操控性能；搭建了整機試驗平臺，測試不同負(fù)載對系統(tǒng)回收效率的影響。高紅等[57]研究振蕩體波浪能液壓轉(zhuǎn)化系統(tǒng)，建立了圓柱浮體垂蕩運動激勵液壓缸活塞的時域動力模型、調(diào)節(jié)閥組的壓力流量模型、蓄能器氣體壓力體積變化模型和馬達/電機轉(zhuǎn)子動力模型；探索了浮體直徑和入水深度對浮體運動響應(yīng)、液壓缸輸出力和能量捕獲、馬達輸出功率和轉(zhuǎn)速及捕獲和轉(zhuǎn)化效率的影響。侯巖光等[58]采用恒功率可調(diào)變量泵的控制策略，設(shè)計了一種采用蓄能器回收能量的復(fù)合液壓缸式抽油機，在AMESim中搭建了系統(tǒng)模型，并通過模糊控制優(yōu)化了抽油桿速度特性曲線。吳優(yōu)等[59]為了準(zhǔn)確預(yù)測超臨界二氧化碳?xì)怏w炮的膨脹做功能力，提出了一種基于Helmholtz方程的氣體炮熱力學(xué)模型，該模型能反映超臨界二氧化碳?xì)怏w膨脹做功過程中膛內(nèi)壓力和彈丸速度變化情況，應(yīng)用數(shù)值仿真開展了研究，為后續(xù)的膛內(nèi)流場優(yōu)化提供了理論指導(dǎo)和依據(jù)。楊冬冬等[60]基于有限元分析軟件，采用流固耦合方法模擬橡膠氣囊充放氣過程，獲得不同充氣流量、橡膠氣囊壁厚、剛性護罩內(nèi)徑下橡膠氣囊的膨脹壓力、膨脹體積和儲能特性，為指導(dǎo)氣動應(yīng)變能蓄能器定量設(shè)計奠定了良好的基礎(chǔ)。

4) 密封、摩擦與潤滑

密封、摩擦與潤滑的研究在本屆會議論文中數(shù)量較少，主要包括：汪曉娜等[61]從系統(tǒng)的角度研究摩擦提升機緊急制動動態(tài)特性，減小制動時的振動與沖擊，考慮接觸特性和柔性等非線性因素，建立了基于RecurDyn-AMESim的機電液耦合的摩擦提升機聯(lián)合仿真模型，并通過實驗驗證了聯(lián)合仿真模型的準(zhǔn)確性，重點分析鋼絲繩的摩擦轉(zhuǎn)矩規(guī)律。王傳禮等[62]以煤礦水壓安全閥閥芯為研究對象，通過在閥芯表面加工溝槽和凹坑構(gòu)成的復(fù)合織構(gòu)以改善其動壓潤滑特性；通過建立復(fù)合織構(gòu)閥芯計算流體力學(xué)CFD模型，探究閥芯表面壓力分布和承載力特性；對織構(gòu)產(chǎn)生的動壓承載效果進行交互試驗，研究分析槽坑復(fù)合織構(gòu)中凹坑的半徑、深度，溝槽的寬度、深度以及摩擦副間隙對閥芯承載力的影響。劉繼等[63]以泵的重要摩擦副柱塞副為研究對象，分析了柱塞泵高速工況時慣性離心力對柱塞副的影響，設(shè)計了考慮高速工況時離心力影響的單柱塞試驗系統(tǒng)，建立了試驗系統(tǒng)的仿真模型，分析了試驗系統(tǒng)在高速、低速2種工況下柱塞的運動及受力情況，并優(yōu)化了各元件的設(shè)計參數(shù)。

5) 工程應(yīng)用

本屆會議論文涉及的工程應(yīng)用對象包括挖掘機、隧道掘進機、沉船打撈系統(tǒng)、液壓支架、外骨骼、大深度潛器沖吸復(fù)合清淤工具、多軸電液助力式轉(zhuǎn)向車輛、張緊式系泊系統(tǒng)、深井提升系統(tǒng)等。具體情況如下：陳俊屹等[64]提出一種基于分級壓差控制的雙變動力控制方法，分析了不同目標(biāo)流量階段與負(fù)載實際壓差之間的關(guān)系，實現(xiàn)全范圍的流量匹配，控制變量泵的變排量工作區(qū)間處于效率較高區(qū)域。喬舒斐等[65]提出一種液壓挖掘機動臂液電主被動復(fù)合驅(qū)動系統(tǒng)，采用電-機械直線執(zhí)行器控制速度和位移，液壓缸和蓄能器連接，直接回收利用重力勢能，并進行了試驗驗證。曹東輝等[66]介紹挖掘機的工況特點以及與其他行業(yè)的不同點，結(jié)合挖掘機電液控制系統(tǒng)的特性，深入分析挖掘機閉環(huán)控制的難點和原因，綜述了挖掘機閉環(huán)控制相關(guān)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及挖掘機未來技術(shù)的發(fā)展趨勢。張峰瑞等[67]針對在大噸位沉船打撈中的升沉補償技術(shù)，提出了一種沉船打撈的雙駁抬吊半主動升沉補償打撈系統(tǒng)，建立了半主動升沉補償液壓系統(tǒng)、纜繩系統(tǒng)與沉船運動的數(shù)學(xué)模型，建立了負(fù)載-纜繩-補償系統(tǒng)的耦合系統(tǒng)，推導(dǎo)了駁船各吊點的升沉補償量。朱團輝等[68]利用正交實驗方法研究水射流壓力、噴嘴直徑、噴嘴移動速度對破巖溝槽深度與溝槽寬度的影響，同時結(jié)合刀盤貫入度優(yōu)化水射流壓力、噴嘴直徑、移動速度等關(guān)鍵參數(shù)，探索高壓水射流與巖石耦合破巖規(guī)律，為進一步揭示破巖機理提供依據(jù)。王成龍等[69]提出一種將磁流變緩沖技術(shù)應(yīng)用于液壓支架沖擊緩沖的思路，設(shè)計了一種液壓支架緩沖元件，對傳統(tǒng)液壓支架和加裝緩沖元件的液壓支架進行了仿真對比分析。舒月等[70]以多軸電液助力式轉(zhuǎn)向車輛為研究對象，在二自由度動力學(xué)模型的基礎(chǔ)上進一步考慮了電液伺服轉(zhuǎn)向系統(tǒng)對車輛操縱穩(wěn)定性的影響，建立以轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角為輸入的多軸電液助力式轉(zhuǎn)向車輛二自由度動力學(xué)模型并進行了仿真分析。陳振雷等[71]介紹了可穿戴式下肢外骨骼運動總體控制方案。郭威等[72]設(shè)計出一種大深度潛器沖吸復(fù)合清淤工具，對作業(yè)工具不同的工作模式進行了CFD模擬仿真，并開展了作業(yè)工具陸地環(huán)境的模擬試驗。易豪等[73]針對某半潛式風(fēng)機平臺，采用錨鏈和聚酯纖維繩分段連接形成張緊式系泊系統(tǒng)，建立環(huán)境載荷數(shù)學(xué)模型及環(huán)境載荷作用下的平臺及系泊系統(tǒng)動力學(xué)方程；通過Simulink集總參數(shù)計算與AQWA數(shù)值仿真2種方式，對比分析風(fēng)載荷階躍輸入、浪載荷正弦輸入作用下平臺的響應(yīng)特性。丁孟磊等[74]以深井提升系統(tǒng)為研究對象，應(yīng)用哈密頓原理建立系統(tǒng)的動力學(xué)方程，分析提升容器縱向振動產(chǎn)生機理及振動抑制方法；基于李雅普諾夫理論，對傳統(tǒng)PD算法進行重新優(yōu)化設(shè)計，提出了一種改進的PD振動抑制算法，并證明了控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

4 分析討論

本屆會議數(shù)據(jù)統(tǒng)計如下：邀請大會報告9個，收稿論文206篇，錄用133篇，口頭報告86篇，張貼報告47篇，如圖1所示。錄用的133篇論文按主題分類：人工智能與數(shù)字化6篇，可靠性、安全與可維修性11篇，元件與系統(tǒng)分析、設(shè)計與控制54篇(液壓47篇，氣動7篇)，密封、摩擦與潤滑9篇，節(jié)能環(huán)保21篇，工程應(yīng)用10篇，其他主題22篇，如圖2所示。

圖1 論文收錄情況

論文投稿單位48家，其中高校36所，研究所6所，企業(yè)6家。按論文數(shù)量排名前10的單位包括：大連海事大學(xué)(20篇)、北京航空航天大學(xué)(10篇)、北京理工大學(xué)/浙江大學(xué)(各8篇)、華僑大學(xué)/同濟大學(xué)/太原理工大學(xué)/燕山大學(xué)/中國礦業(yè)大學(xué)(各5篇)、上海交通大學(xué)(各4篇)，如圖3所示。最終注冊參會人員510余人，其中高校占83%，研究所占4.2%，企業(yè)11.3%，分會/學(xué)會1.7%，如圖4所示。

圖2 各主題論文數(shù)量

圖3 論文數(shù)量排名前10的單位

圖4 參與單位類型占比

本屆會議大會報告內(nèi)容涵蓋了基礎(chǔ)研究、技術(shù)攻關(guān)和國防/民用重大工程應(yīng)用，為學(xué)科發(fā)展指明了方向，拓寬了應(yīng)用場景；分會場及海報論文報告真實反映了國內(nèi)流體傳動與控制領(lǐng)域當(dāng)前的研究現(xiàn)狀、熱點及發(fā)展趨勢，為國內(nèi)學(xué)者和工程技術(shù)人員提供了學(xué)習(xí)與交流的平臺；因此，正如分會主任委員焦宗夏教授在閉幕式上總結(jié)的：第十一屆全國流體傳動與控制學(xué)術(shù)會議是非常成功的。但對于統(tǒng)計數(shù)據(jù)的深度分析，發(fā)現(xiàn)有如下問題值得進一步關(guān)注：

(1) 當(dāng)前國內(nèi)流體傳動與控制的研究關(guān)注元件/系統(tǒng)，重視技術(shù)，偏向應(yīng)用是國內(nèi)流體傳動與控制領(lǐng)域研究的基本面。會議收錄的133篇論文中基礎(chǔ)研究占比待提高；基礎(chǔ)研究中“需求牽引、突破瓶頸”類研究占了主要部分，研究內(nèi)容集中在閥芯作用力[62]、泵流量/壓力脈動[12,75]、氣液兩相流特性[76]、閥口特性[77]、氣動肌肉力學(xué)特性[28]、水射流反推特性[78]、高速液力傳動過程的流動阻力[50，68]、泵的振動噪聲特性[79]、氣體熱力學(xué)特性[8，59]等；其中，浙江大學(xué)張軍輝等有關(guān)泵的振動噪聲特性研究值得關(guān)注，相關(guān)的機理研究不只對泵的性能改善有較高價值，還將對泵的健康評估、性能預(yù)測及故障診斷提供理論依據(jù)?！肮膭钐剿?、突出原創(chuàng)”、“聚焦前沿、獨辟蹊徑”2類基礎(chǔ)研究目前比較缺乏。

(2) 流體傳動與控制的創(chuàng)新突破停留于領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)與應(yīng)用層面，與人工智能、大數(shù)據(jù)等新興技術(shù)結(jié)合薄弱。為推動流體傳動與控制技術(shù)與人工智能技術(shù)的融合，2018年流體傳動與控制分會成立智能流控專業(yè)委員，開展了許多有益的活動，本屆會議也將大會主題定為“流體傳動與控制+人工智能”，引起了領(lǐng)域內(nèi)相關(guān)研究人員的普遍關(guān)注，但開展交叉研究的人員為數(shù)不多。本屆會議與人工智能直接相關(guān)的論文只有6篇，內(nèi)容包括流道智能優(yōu)化設(shè)計、智能控制、壽命預(yù)測/健康管理[1,2,4,80-82]。機器學(xué)習(xí)等人工智能領(lǐng)域的研究成果主要與液壓元件/系統(tǒng)可靠性研究結(jié)合較為緊密，如任燕等[6,83]開展的閥的故障診斷、陶建峰等[5,84]開展泵的故障診斷研究以及徐兵等開展的起豎裝置液壓驅(qū)動系統(tǒng)故障診斷研究[3]?？傮w上，“共性導(dǎo)向、交叉融通”有待加強。

(3) 流體傳動與控制的各個研究方向發(fā)展極其不均衡。按傳動介質(zhì)劃分，液壓傳動與控制技術(shù)論文遠(yuǎn)多于氣壓傳動與控制，在元件與系統(tǒng)主題下，氣動類論文不到總數(shù)的15%；按傳動原理劃分，液壓傳動遠(yuǎn)多于液力傳動，液力傳動論文僅1篇；按問題屬性劃分，分析、設(shè)計研究多于控制的研究；按元件類型劃分，閥、泵、執(zhí)行機構(gòu)(缸/馬達)的研究遠(yuǎn)多于密封及其他附件的研究。受中美貿(mào)易摩擦的影響，柱塞泵等液壓核心件的研究再次被研究者重視，在機理、特性、可靠性等方面得到了加強；但總體上，各方向之間的發(fā)展很不均衡，如何推陳出新，吸引年輕人加入相關(guān)研究方向，將是學(xué)科建設(shè)長期面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

(4) 產(chǎn)學(xué)研用的結(jié)合有待進一步加強。國內(nèi)流體傳動與控制學(xué)術(shù)會議論文的研究偏重技術(shù)與工程應(yīng)用，但多數(shù)局限于理論分析、數(shù)值仿真，有實驗驗證的不多，投入實際應(yīng)用的更少，除大會報告外，涉及國家需求、重大工程的應(yīng)用研究偏少。相關(guān)技術(shù)的研究似乎并沒有引起企業(yè)人員的共鳴，本次會議來自企業(yè)的參會人員僅11.3%，遠(yuǎn)低于高校人員；然而，流體傳動與控制歷經(jīng)數(shù)百年發(fā)展，目前已經(jīng)成為一門實踐性很強的學(xué)科，國內(nèi)學(xué)術(shù)會議為何對企業(yè)工程技術(shù)人員吸引力不足，其原因值得深入思考。

5 結(jié)論

第十一屆全國流體傳動與控制會議以“流體傳動與控制+人工智能”為主題，設(shè)定“人工智能與數(shù)字化”、“元件與系統(tǒng)”、“密封、摩擦與潤滑”、“節(jié)能與環(huán)?！薄ⅰ翱煽?、安全與可維護性”、“工程應(yīng)用”為征文范圍。最終會議按照35%的淘汰率收錄論文133篇，組織大會報告9場，分會場論文宣讀86篇，海報展論文47篇，在疫情肆虐的2020年實現(xiàn)了創(chuàng)紀(jì)錄的510余人線下參會，會議總體上是極其成功的。

本屆會議大會報告內(nèi)容涵蓋了基礎(chǔ)研究、技術(shù)攻關(guān)和國防/民用重大工程應(yīng)用，為學(xué)科發(fā)展指明了方向，拓寬了應(yīng)用場景；分會場及海報論文報告真實反映了國內(nèi)流體傳動與控制領(lǐng)域當(dāng)前的研究現(xiàn)狀、熱點及發(fā)展趨勢，為國內(nèi)學(xué)者和工程技術(shù)人員提供了學(xué)習(xí)與交流的平臺。對于統(tǒng)計數(shù)據(jù)的深度分析，發(fā)現(xiàn)有如下問題值得關(guān)注：

(1) 關(guān)注元件/系統(tǒng)，重視技術(shù)，偏向應(yīng)用是國內(nèi)流體傳動與控制領(lǐng)域研究的基本面，如何加強基礎(chǔ)研究待關(guān)注；

(2) 流體傳動與控制領(lǐng)域的創(chuàng)新突破停留于領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)與應(yīng)用層面，與人工智能、大數(shù)據(jù)等新興技術(shù)結(jié)合薄弱；

(3) 學(xué)科各研究方向間的發(fā)展極其不均衡，如何推陳出新，吸引年輕人加入相關(guān)研究方向，將是學(xué)科建設(shè)長期面臨的挑戰(zhàn)；

(4) 國家需求、重大工程的應(yīng)用研究偏少，產(chǎn)學(xué)研用的結(jié)合有待進一步加強。