基于神经网络的磁轴承自适应控制器

研究机床电主轴上采用的主动磁轴承系统的建模,设计了基于RBF神经网络的自适应PID控制器.该控制器可根据磁轴承的运行情况进行在线自学习和自校正,避免了PID控制器参数整定困难且无法及时改变的缺点.基于某磁轴承系统的仿真和实验研究表明,该RBF-PID控制器能很好地抑制转子振动,满足控制要求.     

高速磁轴承主轴的特性与分析

介绍了用于高速切削加工的磁轴承主轴的结构、刚度曲线及其耐磨损、低功耗、高精度、高速度等主要特性,并通过与传统的各类轴承主轴的比较,揭示出磁轴承主轴的优良特性及其广阔的使用前景.     

刚度和阻尼可调前桥油气悬架的设计

根据CF700型号拖拉机前桥悬架的参数要求,设计一种刚度和阻尼均可调的油气悬架系统。建立油气悬架刚度和阻尼的数学模型,计算油气弹簧的结构参数,仿真研究油气弹簧不同工作状态下的动刚度、阻尼力和输出力的特性以及各结构参数变化对油气弹簧输出力特性的影响。结果表明:油气弹簧液压缸有杆腔和无杆腔连通时阻尼力和悬架输出力较小,两腔分离时阻尼力和悬架输出力较大,通过调节两腔连通时节流面积的大小,可以调节悬架阻尼力和输出力;通过额外连通一个蓄能器,明显减小了油气弹簧的动刚度和悬架的输出力;比例阀节流孔径的大小影响悬架的阻尼力和输出力,节流孔径越大,悬架阻尼力和输出力越小。所设计的油气弹簧可以实现悬架"软"、"硬"状态的切换,并能在一定范围内对悬架刚度和阻尼进行调节。将油气悬架的刚度和阻尼系数线性化后代入振动仿真模型,得到前桥悬架拖拉机座椅安装位置垂向振动加速度均方根值、俯仰振动角加速度均方根值及前轮动载荷均方根值分别降低了9.2%、42.4%、70.3%,提高了拖拉机的行驶安全性和乘坐舒适性。该研究为后期开发半主动油气悬架提供重要理论依据。     

基于动柔度法的二元机翼颤振主动控制试验研究

为了实现机翼的振动主动控制,以带后缘控制面的NACA0018型二元机翼为研究对象,研究了动柔度法在振动主动控制中的应用.基于准定常气动力理论建立二元机翼的开环和闭环动柔度模型,采用PD控制器实现系统的极点配置目标.介绍了风洞振动试验的系统组成及试验装置.试验结果表明,基于动柔度法的极点配置理论在无需确实系统的质量、阻尼和刚度特性的前提下能够有效地实现二元机翼系统的振动主动控制,获得期望的动态特征,且系统具有良好的鲁棒性.     

冷轧机主传动系统组合谐波动力学特性

针对冷轧机主传动系统运行时的失稳振动现象,建立了主传动系统扭振模型。综合考虑系统阻尼及刚度,应用多尺度法求解冷轧机主传动系统在组合谐波作用下的动力学特性方程。采用数值方法,通过幅频响应曲线、相平面图和系统振动分岔图等研究外扰激励幅值、系统阻尼和系统刚度对冷轧机主传动系统的影响。仿真结果表明：系统阻尼、系统刚度和外扰激励幅值的变化会对冷轧机主传动系统的幅值、共振区域以及脊骨线位置产生影响。系统状态也会随着系统参数的变化呈现出不同的周期性运动规律,产生失稳分岔和混沌现象。研究为冷轧机主传动系统的设计提供了参数域选择与理论指导。     

PM流量控制器在非对称动静压轴承中的应用

介绍了PM流量控制器的基本结构、工作原理及液阻、流量等参数的计算方法，推导了采用PM流量控制器时非对称三油腔动静压轴承的无穷刚度条件，并通过具体的实例得到了无穷刚度条件下PM流量控制器初始流量、供油压力及比流量之间的关系。分析结果表明，在不改变现有轴承结构的前提下，采用PM流量控制器可以大幅度提高系统的刚度和承载能力。该项理论研究对今后进行的轴承试验和分析提供了依据。     

永磁式磁轴承的被动悬浮和主动悬浮问题研究

以磁轴承为研究对象，在论述磁轴承结构特点的基础L，介绍了该磁轴承试验模型的工作原理和系统组成，推导了其动力学模型。最后对磁轴承的被动悬浮特性进行了分析，对其主动悬浮控制系统进行了设计，给出了实验结果。     

磁液双悬浮轴承单自由度支承系统解耦控制研究

磁液双悬浮轴承是以电磁悬浮为主,静压为辅的一种新型支承轴承,能够大幅度提高承载能力及刚度,适于中速重载的场合。由于液体静压系统特性为小间隙、强阻尼、正刚度、斥力型,而电磁悬浮系统特性为大气隙、弱阻尼、负刚度、吸力型,且两系统共同支承时相互耦合,互为干扰,大幅降低了支承系统的运行稳定性,因此本文拟研究磁液双悬浮轴承单自由度磁液两支承系统之间的耦合特性,揭示其耦合力的产生机理并设计解耦控制器。首先,本文介绍了磁液双悬浮轴承的结构特点、单自由度支承系统的受力形式以及控制调节机理。然后,建立了磁液双悬浮轴承单自由度支承系统的数学传递函数,揭示磁液两支承系统之间的耦合特征及影响规律。最后,设计了类前馈解耦控制器及对角阵解耦控制器,并通过Simulink模块对比分析了两种解耦控制器的解耦效果。研究表明：两种解耦控制器均能够有效减小单自由度磁液两支承系统间的耦合程度,但类前馈解耦控制器比对角阵解耦控制器具有更好的稳定性、准确性,更适用于磁液双悬浮轴承单自由度磁液两支承系统的解耦控制。本论文能够为磁液双悬浮系统的稳定控制提供理论参考。     

新型气磁悬浮轴承的机理研究及仿真分析

基于静压气体轴承具有可提供较大承载力与主动磁轴承具有无摩擦、无磨损、可控性好的特点,提出了一种新型气磁悬浮轴承.研究了其悬浮机理,基于静压气体轴承压力分析以及主动磁轴承磁路分析,建立了气磁悬浮轴承悬浮力的数学模型;通过有限元仿真分析了气磁轴承的磁场特性、流场特性以及气磁耦合特性,确定了气磁轴承的承载能力.研究结果表明:...     

提高高速精密压力机动刚度的原理和措施

采用模型化试验来测定几种典型的压力机机身的阻尼比、固有频率,从压力机自身结构探寻规律,探索动刚度与阻尼、固有频率及负载频率等变量的内在关系;并指出在高速条件下,有时动刚度与静刚度是矛盾的,过大的结构静刚度反而会削弱其动刚度.在足够的强度和静刚度的前提下,应当适当增加结构的柔度和内摩擦,借以改变机身的阻尼和固有频率,并提高高速精密压力机动刚度.     

实时控制器PXI-8176在电磁辅助支承试验系统中的应用

本文采用实时嵌入式控制器PXI- 8176 ,在LabVIEW平台下开发设计了一四自由度电磁辅助支承振动实时控制系统。整个系统为分布式控制系统 ,其中PXI - 8176作为实时控制程序的运行平台。实时控制程序主要对转子振动进行快速监测 ,将控制信号传送到电磁执行器以提供需要的附加阻尼和刚度 ,达到减震目的。同时将数据通过网络传送到上微机进行处理 ,并可根据需要通过上微机调整控制程序中的PID参数。整个闭环控制周期被控制在 0 5ms以下 ,测试结果证明该控制系统能够满足转子试验系统的要求     

基于遗传算法优化的LQR主动磁悬浮轴承控制

主动磁悬浮轴承(AMB)是利用电磁线圈将电能转化成电磁能为转轴提供支撑的机械装置。在当代工业制造领域,相较于传统轴承,主动磁悬浮轴承因为拥有无机械摩擦损耗、使用转速极高、功耗小、噪声低等优点,经常用于对转速、精度、使用环境有特殊要求的场合。针对此提出一种基于遗传算法优化的LQR控制方式,能够利用最优控制的快速响应、超调量小的优点实现轴承的迅速悬浮定位,同时使用遗传算法针对最优控制的Q和R参数进行优化。遗传算法通过模拟生物进化的过程搜索最优解的计算模型,根据系统输出量的误差设定遗传算法的适应度,得到目标函数的近似最优解,最后将优化后的参数代入模型,在MATLAB平台实现仿真运行。     

主动磁悬浮电主轴系统建模与控制参数分析

为实现磁悬浮电主轴的稳定悬浮运行并满足加工精度要求,通过对某型号主动磁悬浮电主轴的结构和控制原理进行研究,在忽略主轴转子磁化和磁漏等非线性因素影响的前提条件下,通过对主轴转子在磁悬浮轴承中的受力分析,建立了磁悬浮轴承的电磁支承力与轴承气隙偏移量及控制电流的表达式,对基于不完全微分PID控制的磁悬浮电主轴系统的临界转速与磁悬浮轴承的电磁刚度进行了定量研究,得到不同PID控制参数下,磁悬浮轴承支承刚度随涡动频率的变化曲线及固有频率随PID控制参数的变化曲线图。研究结果为磁悬浮电主轴控制系统进一步设计使用和分析优化提供了依据。     

基于模态解耦-状态反馈控制的磁悬浮铣削系统稳定性研究

铣削加工效率和加工精度的提高,必然要求铣床加工速度的提高。随着磁悬浮技术的发展,高速磁悬浮电主轴已成为铣床的关键部件。然而磁悬浮电主轴转子系统在高速运行时存在较强的陀螺耦合效应,其过强的耦合效应使得高速铣削的稳定性区域变窄,甚至使铣削系统失稳。为此,提出基于PD控制器的模态解耦-状态反馈的控制方法。通过该方法对转子系统的平动模态和转动模态之间的耦合以及2个方向上转动模态之间的耦合进行解耦,独立调节各个模态控制器的比例和阻尼系数来降低陀螺耦合效应对磁悬浮铣削系统稳定性区域的影响,从而增大铣削的稳定性区域。通过仿真研究基于PD控制器的模态解耦-状态反馈控制前后陀螺耦合效应对铣削稳定性区域的影响。结果表明:通过基于PD控制器的模态解耦-状态反馈控制技术,不仅能够降低陀螺效应对铣削稳定型的影响,也能够改善铣削的稳定性区域。     

主动磁悬浮支承系统的建模与电磁设计研究

介绍了主动磁悬浮支承系统的工作原理,建立了系统的力学方程和电学方程,对一种基于E型结构电磁铁的磁悬浮支承系统进行了电磁铁电磁参数设计的理论分析和实例计算,并利用ANSYS软件完成了该E型电磁铁的二维电磁场有限元校验。在此基础上,根据所设计的四自由度磁悬浮支承实验样机,阐述了磁悬浮支承系统的数控系统结构组成,并完成了悬浮实验测试。实验验证了该样机理论设计的正确性,为磁悬浮支承系统的进一步设计提供参考。     

定子定位槽对径向磁力轴承影响的研究

针对有槽不对称的定子结构，利用有限元法对径向磁力轴承的电磁场进行了仿真与计算，并分析了计算结果。提出了几种结构方面的改进措施，为径向磁力轴承进一步的结构优化设计和控制系统的设计提供了依据。     

基于ARM的磁浮轴承控制器的设计

设计了一种基于ARM的磁浮轴承控制器,该控制器能够控制5个维度使转子悬浮,同时能够及时调整10组电流驱动器。该控制器选用32位ARM STM32F401RC作为核心处理芯片,具有可靠性高,速度快的优点.运行结果表明:精度能够达到0.05 mm,运行稳定可靠。     

丝杠驱动进给系统径向刚度和阻尼辨识

丝杠驱动进给系统的径向振动特性直接影响机床加工精度和可靠性,其径向振动特性主要受到轴承、螺母和导轨的径向刚度、阻尼的影响。当前,各部件之间的结合面参数辨识方法还不成熟,因此,文中基于Timoshenko梁的传递矩阵法预测进给系统频响函数,并利用改进的粒子群优化算法(Particle Swarm Optimization)最小化理论和实验结果,辨识轴承、螺母和导轨的径向刚度、阻尼。比较结果发现,预测和实验结果一致性较好,表明文中提出的辨识方法能够有效辨识进给系统结合面参数。     

影响铣削颤振稳定性的因素与规律分析

应用Altintas切削颤振理论实现了铣削颤振的预测,并对影响铣削稳定性的机床系统因素进行了分析。研究发现,稳定性叶瓣图会受到机床的主轴-刀具系统模态参数影响,尤其是模态刚度、阻尼比和固有频率。另外,通过系统动刚度相同的条件下不同的阻尼比和模态刚度组合对铣削稳定性的影响分析发现,模态刚度对系统稳定性的影响要大于阻尼比的影响程度。分别对影响铣削加工稳定性的刀具参数、工件材料特性以及切削参数等因素及其对铣削稳定性的影响规律进行了分析。结果显示:减小刀具齿数、刀具螺旋角和刀具悬伸量,并增大刀具直径对于改善切削颤振有益;具有较小切向切削力系数和径向切削力系数的材料更容易实现稳定切削;减小铣削宽度,并采用顺铣方式,系统的临界切深更大。