基于转子感应电流影响的轧机主传动机电耦合系统参激振动机理研究

针对交流传动机电耦合模型往往忽略转子磁电转化问题,考虑交流电机转子复杂多变的磁电转化,根据交流电机电磁转矩机械特性,并引入交流电机内部空气摩擦阻力这一非线性因素,建立交流异步电机-轧机主传动系统机电耦合模型。采用多尺度法求解该机电耦合模型在主参数共振情况下的近似解,并利用数值方法研究了定常解的稳定性,同时用Poinacre映射方法分析了转子感应电流频率对于轧机主传动机电耦合系统非线性参数共振的影响。研究结果表明转子感应电流频率是导致系统振动的一个重要因素,当转子感应电流频率变化时,轧机系统的运动形式从混沌运动到周期运动交替变化,最终变为混沌运动。给出了从生产工艺的角度利用变频技术稳定转子感应电机的频率可以有效的避免轧机的混沌运动,为进一步研究、控制轧机主传动系统提供了新思路。     

三激振器双质体振动系统自同步特性研究

提出了一种三机驱动双质体自同步振动系统,该系统具有有效筛分面积大、占地面积小和地基受动载荷小的优点.首先,依据Lagrange方程推导出双质体振动系统的运动微分方程,并求出了其稳态解.然后,由Hamilton原理推导出系统的同步性条件和稳定性条件;运用控制变量法分析了中间弹簧刚度和电机安装位置对系统同步性以及同步相位差角的影响.研究结果表明:当系统参数满足同步性和稳定性条件时系统可以实现稳定的自同步运动,同步时上质体两电机的相位差角为0°,上质体和下质体电机间的相位差角为180°.最后,用机电耦合仿真结果验证了理论分析的正确性.研究结果为该系统的设计分析提供了理论基础.     

弹性连接直流电机驱动振动系统的自同步研究

由弹性连接的直流电机驱动的振动系统体积更小,其自同步理论对于小型化同步装置的研制具有重要意义,本文基于理论、仿真对这类系统进行研究。使用Lagrange方程建立振动系统的动力学模型,并通过小参数法得到两电机的耦合方程,将此类振动系统的同步问题转化为小参数耦合方程零值解的存在性与稳定性问题。根据耦合方程零解的存在条件推导两直流电机达到同步运动的必要性条件,并应用Routh-Hurwitz准则得到两电机同步运动的稳定性条件。最后通过数值仿真对理论进行验证。结果表明：系统满足一定参数条件时可以实现相位差在0°和180°附近的两种稳定同步运动。     

永磁交流伺服精密驱动系统机电耦合振动特性分析

为了研究永磁交流伺服精密驱动系统中存在的多物理过程、多参量复杂耦合关系,提出了对该系统进行机电耦合振动特性分析的观点。从全局机电耦合的角度,对永磁交流伺服精密驱动系统进行了机电耦合分析,将该系统归纳为三质量两轴系统,建立了三质量两轴系统的机电耦合振动数学模型和仿真模型,仿真分析了由于电流调节器参数、阻尼、谐波扰动、间隙以及负载扰动等因素引起的系统机电耦合振动动态过程,并通过实验验证了机电耦合振动仿真模型的正确性。该机电耦合振动特性分析对提高系统的动态性能具有重要的意义。     

高频变流诱发的电主轴高次谐波振动及其抑制方法

高速电主轴已在超高速磨削中获得成功应用,但由高频变流诱发的高次谐波机电耦合振动严重影响磨削系统的稳定性和磨削质量,而其动力学机理尚不明确.利用传统的砂轮转子机械模型尚不能定量解释高频变流诱发高次谐波机电耦合振动的原因.在传统砂轮转子机械模型的基础上建立了"逆变器-电主轴-砂轮-磨削载荷"系统的机电耦合数学模型.利用该模型研究了启动、升速及突变磨削载荷等条件下磨削系统的几类典型非平稳过渡过程,并在超高速平面磨床上进行了试验研究.揭示了功率开关高频变流诱发超高速磨削系统机电耦合振动的物理机理,提出了通过优化逆变器工作参数抑制机电耦合振动的具体策略.     

桩锤同步振动系统的机电耦合数值仿真分析与试验

针对多桩锤控制同步时出现机电耦合作用影响控制效果的问题,对两桩锤间的机电耦合规律进行了研究。建立了打桩过程中"锤-桩-土"系统的动力学方程及两桩锤同步振动系统的机电耦合数学模型,据此建立了Matlab/Simulink仿真模型,对影响机电耦合的主要参数(电机转速差、初始相位差、土壤参数、安装位置与安装距离等)分别进行了数值仿真,发现机电耦合的结果是在一定的条件下可出现自同步现象(相位差收敛于零或某固定值),通过仿真研究得出了基本的耦合规律。最后通过试验验证了数学模型与仿真结果的正确性。电机耦合规律分析结论为桩锤控制同步的控制策略的制定提供了理论依据。     

非惯性参考系中弹性薄板纵横振动相互耦合时的内共振分析

本文研究了非惯性参考系中弹性薄板的大范围运动与大变形运动相互耦合时的内共振。在建立了该动力系统运动控制方程的基础上,利用多尺度法得到了非惯性参考系中弹性薄板纵横振动强相互耦合和弱相互耦合时产生内共振固有频率所需满足的条件,讨论了弱相互耦合时横向振动产生分岔导致失稳的条件;用数值仿真模拟了系统包括了横向和纵向转动角速度两个分岔参数的空间分岔集,讨论了该动力系统的稳定性,并得到了它的分叉响应曲线。     

考虑滑动轴承的轮毂电机扭转振动特性分析

针对轮毂电机多参数机电耦合振动问题,建立轮毂电机六自由度耦合振动模型,识别了滑动轴承油膜刚度阻尼、广义电磁力、定子轴系刚度和螺栓连接刚度。基于MATLAB/Simulink搭建系统仿真计算模型,求解轮毂电机在电磁力作用下的耦合振动响应,研究结果表明:永磁体磁场和电枢反应磁场相互作用产生的电磁力会导致定子产生新的扭振峰值。通过对比不同转速下电机的扭转振动响应,发现轮毂电机在低速区扭转振动幅值更大,为解决电动车的低速抖动问题提供了新的思路。     

永磁电机驱动的刮板输送机主传动系统机电耦合扭振动态分岔研究EI北大核心CSCD

采用大功率交流永磁电机直接驱动刮板输送机能够减少中间传动环节,达到有效提高系统工作可靠性和减少能耗的目的,是现今大功率机电装备的发展趋势。以永磁电机驱动的刮板输送机为研究对象,考虑永磁电机直接驱动形式下刮板输送机主传动系统的扭振失稳现象以及该系统复杂机电耦合的特点,首先根据拉格朗日-麦克斯韦方程建立系统全局机电耦合动力学模型,并据此运用Hurwitz判据研究一类非线性摩阻作用下主传动系统Hopf分岔特性,给出系统稳定域;在刮板输送机主传动系统扭振失稳边界点,采用中心流形理论对系统动力学模型进行降维,并依据规范型理论给出系统Hopf分岔类型与非线性摩阻系数的关系,数值仿真结果验证了理论分析的正确性。研究结果可为永磁电机驱动下刮板输送机系统的稳定运行提供理论依据。     

永磁电机驱动的刮板输送机主传动系统机电耦合扭振动态分岔研究

采用大功率交流永磁电机直接驱动刮板输送机能够减少中间传动环节,达到有效提高系统工作可靠性和减少能耗的目的,是现今大功率机电装备的发展趋势。以永磁电机驱动的刮板输送机为研究对象,考虑永磁电机直接驱动形式下刮板输送机主传动系统的扭振失稳现象以及该系统复杂机电耦合的特点,首先根据拉格朗日-麦克斯韦方程建立系统全局机电耦合动力学模型,并据此运用Hurwitz判据研究一类非线性摩阻作用下主传动系统Hopf分岔特性,给出系统稳定域;在刮板输送机主传动系统扭振失稳边界点,采用中心流形理论对系统动力学模型进行降维,并依据规范型理论给出系统Hopf分岔类型与非线性摩阻系数的关系,数值仿真结果验证了理论分析的正确性。研究结果可为永磁电机驱动下刮板输送机系统的稳定运行提供理论依据。