第九届上银优秀机械博士论文奖跟踪报道 2019年11月9-10日，来自24所高校的“第9届上银优秀机械博士论文奖”获奖博士和导师从全国各地齐聚广州，分享交流各自的获奖论文、科研成果，并在颁奖典礼中接受了隆重的授奖。 所有获奖导师及博士生与颁奖嘉宾合影 9日上午，本届获奖作者、导师50余人参加了中国机械工程学会青年论坛暨获奖论文交流会，13位获奖论文作者分享了自己目前的研究情况和研究成果。参会代表们在学术方面增进了彼此的了解，交换了对科研前沿的认识，寻找合作的机会，共同促进学科领域的交叉融合。 9日下午，获奖作者和导师以及广东工业大学、华南理工大学等150余名高校同学和老师出席了颁奖典礼。中国机械工程学会监事长宋天虎，中南大学钟掘院士，中国机械工程学会常务理事、太原理工大学校长黄庆学院士，中国机械工程学会副理事长兼秘书长陆大明，中国机械工程学会理事、哈尔滨工业大学邓宗全院士，以及上银集团卓永财总裁、上银科技股份有限公司卓文恒董事长、蔡惠卿总经理，上银（中国）副总经理陈宏明出席了本次典礼。 颁奖嘉宾分别为5篇特别奖、11篇佳作奖、5篇优秀奖、3篇铜奖、2篇银奖、1篇金奖的作者和导师颁发了奖杯和支票。金、银、铜奖的获奖者也与大家分享了获奖感受。 《机械工程学报》编辑部作为特邀媒体对本届获奖论文进行跟踪报道。今天，小编为大家带来的是银奖论文的相关信息。欢迎各位持续关注！
论文奖项：银奖
论文名称：分布式变转速容积驱动液压挖掘机控制原理及其特性研究
指导教师：权龙教授
毕业学校：太原理工大学
指导教师研究领域：流体传动与控制
移动工程装备，广泛应用于国防、能源和矿山等重大基础建设领域，据统计保有量仅为机动车1/6的移动工程装备，其污染物排放总量与机动车相当；最新研究也表明北京全年PM2.5主要来源中1/4由移动工程装备造成。然而移动工程装备多在野外作业，其带来的环境污染尚未引起足够重视。
移动工程装备，广泛采用内燃机驱动液压泵供能经多路阀分配动力控制多执行器动作的技术方案。研究表明这种方案，液压系统能效仅为20%；考虑内燃机，整机能效仅为10%，能源浪费和排放污染严重。与汽车发展一致，消除移动工程装备排放的理想方案也是电驱动。但面临的巨大挑战是：液压系统能效过低，受能量密度制约，现有电池难以满足机器连续作业需求；负载变化冲击大，频繁充放电和过大峰值电流严重缩短电池寿命。若将系统能效由20%提升到60%并减小峰值电流，则可将其工作时间延长3倍以上，并延长电池寿命。
基于上述思想，本学位论文的研究思路是首先明确现有机器能耗机理及所占比重，并针对性提出全新解决方案消除或减少这些能耗，为移动工程装备节能减排提供科学支撑。为此，提出的创新解决思路是，（1）原创性提出基于非对称泵的驱动与势能回收一体化回路原理，从原理上解决大容量动势能的快速高效回收利用难题，极大降低重载举升机构能耗和驱动功率，用于挖掘机动臂，势能回收利用率达70%，是迄今为止国际上能效最高方案；（2）提出开闭式融合思想，只需三台泵即可大幅降低各环节损失，实现整机高效冗余驱动，是目前中小型挖掘机优选方案；（3）提出创新压力流量复合电液动力源构型，设计的蓄能器辅助起动和转速排量协调压力流量复合动力源，在保证动态特性前提下平均能效达50%以上；与常规恒压泵相比，设计的直接转矩控制恒压动力源动态响应提升两倍以上；（4）采用非对称泵控非对称液压缸，像闭式泵控对称缸一样，只需一台泵即可实现非对称液压缸无节流驱动，应用于斗杆，减少能耗70%以上。
本论文所提方案和多项基础研究成果，可以推广到所有移动工程装备、航空航天装备、机器人以及工业装备中。
期刊论文：
1. Lei Ge, Long Quan, Yunwei Li, et al. A novelhydraulic excavator boom driving system with high efficiency and potentialenergy regeneration capability[J] Energy Conversion and Management, 2018, 166:308-317. （SCI收录期刊1区 Top IF7.181，引用11）
2. Lei Ge, Long Quan, Xiaogang Zhang, et al.Efficiency improvement and evaluation of electric hydraulic excavator withspeed and displacement variable pump[J]. Energy Conversion and Management,2017, 150: 62-71. （SCI收录期刊1区 Top IF7.181，引用30）
3. Lei Ge, Zhixin Dong, Long Quan, et al.Potential energy regeneration method and its engineering applications inlarge-scale excavators[J]. Energy Conversion and Management, 2019, 195:1309-1318. （SCI收录期刊1区 Top IF7.181）
4. Lei Ge, Long Quan, Xiaogang Zhang, et al.Power matching and energy efficiency improvement of hydraulic excavator drivenwith speed and displacement variable pump[J]. Chinese Journal of MechanicalEngineering, 2019, 32(100): 1-12. （SCI收录期刊 3区 IF 1.413）
5. 葛磊, 张晓刚, 权龙, 等. 变转速非对称泵直驱液压挖掘机斗杆试验研究[J]. 机械工程学报, 2017, 53(16): 210-216. （EI收录）
6. 葛磊, 董致新, 权龙, 等. 系列化液压挖掘机数字样机研究[J]. 机械工程学报, 2019, 55(14): 186-196.（EI收录）
7. LianpengXia, Long Quan, Lei Ge, et al. Energyefficiency analysis of integrated drive and energy recuperation system forhydraulic excavator boom[J] Energy Conversion and Management, 2018, 156:680-687. （SCI收录期刊1区 Top IF7.181 引用14）
8. BinLiu, Long Quan, Lei Ge. Research onthe performance of hydraulic excavator boom based pressure and flow accordancecontrol with independent metering circuit[J]. Proceedings of the Institution ofMechanical Engineers, Part E: Journal of Process Mechanical Engineering, 2017,231(5): 901-913. （SCI收录期刊 4 区 IF 1.126引用13）
9. 李泽鹏, 权龙,葛磊, 等. 液电混合驱动液压挖掘机动臂特性及能效研究[J]. 机械工程学报, 2018(20): 213-219. （EI收录）
10. 董致新, 黄伟男,葛磊, 等.泵阀复合进出口独立控制液压挖掘机特性研究[J].机械工程学报, 2016, 52(12): 173-180. （EI收录）
11. 权龙, 夏连鹏,赵斌,葛磊.液压驱动机械臂势能回收利用研究工作进展[J].机械工程学报, 2018(20): 4-13. （EI收录）
12. 夏连鹏, 葛磊,黄家海, 权龙. 基于蓄能器的动臂势能回收系统仿真研究[J]. 液压与气动, 2015, (6):52-55.
13. 王波, 李运华,赵斌, 葛磊, 权龙.泵控非对称液压缸系统能效特性对比研究[J].液压与气动, 2018(10): 8-14.
14. 刘辉, 权龙, 葛磊, 郝云晓, 师建鹏. 纯电驱液压挖掘机动力源特性试验研究（英文）[J]. 机床与液压, 2017, 45(18):48-54.
国际会议论文：
1. Lei Ge, Long Quan, Xiaogang Zhang, et al. Highenergy efficiency driving of the hydraulic excavator boom with an asymmetricpump[C]//10th IFK. Dresden, Germany, 2018, March 19-21: 79-90.
2. LongQuan, Lei Ge, Jing Yang, et al.Stability and energy efficiency improvement of hydraulic excavator arm controlsystem with a novel asymmetric pump[C]// ASME/BATH 2017 Symposium on FluidPower and Motion Control. Sarasota, America, 2017, October 16-29: 1-10.
3. Lei Ge, Long Quan, Jing Yang, et al. Powermatching and working performance of hydraulic excavator driven by variablespeed electric motor[C]// The 10th JFPS International Symposium on Fluid Power2017, Fukuoka, Japan, 2017, October 24-27:1-9.
4. Lei Ge, Zhixin Dong, Weinan Huang, et al.Research on the performance of hydraulic excavator with pump and valve combinedseparate meter in and meter out circuits[C]// International Conference on FluidPower and Mechatronics 2015, Harbin, China, 2015, August 5-7: 1-5.
5. LongQuan, Lei Ge, Zhixin Dong, et al.Experiment Study on the Characteristics of Asymmetric Pump Directed ControlledArm Cylinder of Excavator[C]// Proceedings of the 9th International Conferenceon Fluid Power Transmission and Control, Hangzhou, China, 2017, April 8-11:328-332.
6. Lei Ge, Jiahai Huang, Long Quan, et al. EnergyConversion and Consumption Characteristics of Hydraulic Excavator with SpeedVariable Electric Motor[C]// Proceedings of the 9th International Conference onFluid Power Transmission and Control, Hangzhou, China, 2017, April 8-11:335-341.
发明专利情况：
申请发明专利38项，其中发明人前三名专利共计25项，已授权13项。
1.权龙, 葛磊, 董致新, 等. 一种叉车工作装置的控制回路[P].ZL 201511010534.3.（已授权）
2.权龙, 葛磊, 杨敬, 等.举升装置重力势能压力容积储用系统[P]. ZL 201710830479.5.（已授权）
3.权龙, 葛磊, 李会妨, 等. 一种液电混合驱动的行走机器人[P].ZL201810514976.9.（已授权）
4.权龙, 葛磊, 孟科, 等. 一种电液混合驱动的弯管机[P].ZL201810515127.5. （已授权）
5.权龙, 葛磊, 陈正雄, 等. 一种液电混合驱动的举竖装置[P].ZL201810530617.2. （已授权）
6.权龙,葛磊,秦涛,夏连鹏,郝云晓. 一种直线驱动系统[P].ZL201811204507.3.（已授权）
7.权龙, 董致新, 葛磊, 等.一种装载机工作装置的控制回路[P]. ZL 201511010532.4.（已授权）
8.权龙, 王波, 葛磊, 等.一种双电动机驱动的液压挖掘机[P]. ZL 201610829123.5（已授权）
9.权仲翊, 杨敬, 葛磊, 等. 载荷差异油电液复合背压调控双执行器系统[P]. ZL201710830483.1.（已授权）
10.权龙, 刘学成, 葛磊, 等. 一种用于举升机构的液电混合节能系统[P]. ZL201710428151.0.（已授权）
11.权龙, 李泽鹏, 葛磊, 等. 液压挖掘机动势能回收利用系统[P]. ZL 201710830444.1. （已授权）
12.权龙, 李泽鹏, 葛磊, 等. 混合动力工程机械多执行器控制系统[P]. ZL201710830481.2.（已授权）
13.权龙, 李泽鹏, 葛磊, 等. 一种液电混合驱动的瞄准装置[P]. ZL201810516598.8. （已授权）
14.权龙, 葛磊, 刘彪，等. 一种电液混合驱动的外骨骼装置[P]. CN108670731A. （已公开）
15.权龙, 葛磊, 刘学成, 等. 一种液电混合驱动的多自由度平台[P]. ZL201810532096.4. （已公开）
16.权龙, 葛磊, 张旭飞, 等. 一种液电混合驱动的液压挖掘机[P].CN108517904A.（已公开）
17.权龙, 葛磊, 王波, 等. 一种液电混合驱动的多执行器回路[P]. CN108708423A. （已公开）
18.权龙, 葛磊, 穆晓鹏, 等. 一种液电混合驱动的飞机作动系统[P]. CN108750125A. （已公开）
19.权龙, 葛磊, 刘赫，等. 一种液压-机械复合驱动装置[P].CN108757879A. （已公开）
20.权龙, 刘赫, 葛磊, 等. 节流容积直驱复合进出油口独立控制电液系统[P]. CN107503395A. （已公开）
21.权龙, 张凯波, 葛磊, 等. 一种液电混合驱动的储能举升系统[P]. CN108678048A. （已公开）
22.权龙, 王波, 葛磊,等. 一种工程机械液压系统[P].CN109654074A.（已公开）
23.权龙, 吕涵, 葛磊, 等. 组合缸节能举升系统[P]. CN109253120A.（已公开）
24.权龙,郝云晓,葛磊, 等. 一种混合驱动的飞机作动系统[P]. CN109250125A. （已公开）
25.张润泽, 权龙, 葛磊, 等. 一种电液混合驱动的装载机[P]. CN108560632A. （已公开）
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