薄钢板磁浮控制系统动、静态特性的分析与仿真

以磁悬浮系统非线性和线性化模型为基础 ,在 MATL AB软件上建立了系统的仿真模型 ,并以降价模型为基础 ,设计了控制器 .通过模型分析和系统仿真 ,探讨了控制器设计与其控制的系统静态和动态性能之间的关系     

磁悬浮轴承悬浮能力及控制系统分析研究

磁悬浮轴承以无摩擦、高转速、高精度、无需润滑等优点,成为高速或超高速回转机构中轴承发展的方向之一。本文依据电磁感应理论和自动控制原理,自行设计和研制出的五维控制磁悬浮轴承装置及其控制系统,在实验室成功进行了多次长时间悬浮旋转。并在其静态磁悬浮特性和动态磁悬浮特性试验的基础上,重点对磁悬浮轴承的悬浮能力和闭环控制系统进行了分析研究,结果表明,该磁悬浮轴承及其闭环控制系统能成功把9kg重的轴悬浮在空中高速旋转,为实际应用提供了理论基础和实践依据。     

磁悬浮轴承悬浮能力及控制系统分析研究

磁悬浮轴承以无摩擦、高转速、高精度、无需润滑等优点,成为高速或超高速回转机构中轴承发展的方向之一。本文依据电磁感应理论和自动控制原理,自行设计和研制出的五维控制磁悬浮轴承装置及其控制系统,在实验室成功进行了多次长时间悬浮旋转。并在其静态磁悬浮特性和动态磁悬浮特性试验的基础上,重点对磁悬浮轴承的悬浮能力和闭环控制系统进行了分析研究,结果表明,该磁悬浮轴承及其闭环控制系统能成功把9kg重的轴悬浮在空中高速旋转,为实际应用提供了理论基础和实践依据。     

18Mn2CrMoBA薄钢板的焊接变形分析与防止技术

本文通过对18Mn2CrMoBA材料性能的分析,结合生产实际,制定出合理的焊接工艺措施,满足了设计和使用要求。     

磁浮式风力发电机磁轴承刚度与承载力研究

针对多对磁环轴向叠加可提高轴承承载力的优点,在不增加磁环体积的基础上,提出一种新型磁化磁路来提高被动式轴承的承载力及刚度。采用力平衡、力矩平衡原理分析轴承的结构与受力,通过仿真和有限元法优化轴承叠加对数且对比分析新型旋转磁路与传统旋转磁路、单环轴向充磁磁路在轴向、径向偏移时的承载力与刚度大小。研究结果表明:采用新型旋转磁化时,磁环轴向叠加最优对数为5对,且采用新型旋转磁路时,承载力及刚度都是传统旋转磁化的2倍。     

材料静电悬浮控制系统的设计与应用

文章给出一种静电悬浮控制系统设计方案.此方案基于静电悬浮基本原理,结合最新的虚拟仪器编程软件LabVIEW8.20和PID控制,可以实现物体的静电悬浮,并完成对悬浮物体的控制.模拟结果表明,依照此方案设计的静电悬浮系统能够使质量为0.037 g的铜球、铝球和玻璃球在30 s内达到稳定悬浮,当悬浮样品受到脉冲扰动时能在短时间内使其回复到稳定悬浮状态.     

联合载荷下角接触球轴承静态接触特性分析

针对角接触球轴承结构进行静态接触特性分析,研究了联合载荷对结构接触特性的影响机制。依据赫兹接触理论,设定了求解接触应力与接触角的计算方法;利用ANSYS软件建立了角接触球轴承结构模型,并提出了加载方案及约束的设定方法;将仿真结果与赫兹理论结果进行对比,验证了本文建模方法、加载方式的正确性。最后,利用本文模型探讨了联合载荷下的接触应力、接触应变、接触角、接触椭圆的变化规律及影响,为复杂加载工况下轴承的设计及应用提供工程分析参考。     

磁力轴承支承特性的研究与仿真

定义了磁力轴承支承在时间域的刚度与阻尼和在频率域的广义刚度,建立了两者之间的联系,结合PD,PID控制规律推导出磁力轴承刚度与阻尼的计算公式,建立了轴承刚度,阻尼与控制系统参数之间的联系,分析了控制系统参数对磁力轴承刚度和阻尼的影响。     

超导陀螺转子的磁悬浮特性分析

超导陀螺是利用低温超导体的Mdssner效应实现转子悬浮的一种精度高、能耗少的惯性器件．为研究超导陀螺转子的磁悬浮特性,文章介绍了超导陀螺的转子超导磁悬浮结构及悬浮原理,分析了转子间隙内磁通与间隙间的关系,推导出了由8个结构完全相同的超导线圈形成的球形腔内转子的磁悬浮力及磁悬浮支承刚度的定量计算公式,指出磁悬浮力的大小与间隙内磁通量的平方成正比,与间隙量的平方成反比,磁悬浮支承刚度则与间隙内磁通量的平方成正比,但与间隙量的立方成反比．根据转子受力建立了转子的二阶无阻尼偏移模型从而为转子的偏移控制奠定了基础．文章最后对实现陀螺转子的超导支承做了探讨,对影响磁悬浮力和磁悬浮刚度的因素进行了分析并提出了相应的解决方案。     

开关磁阻电机静态特性和动态特性的有限元仿真分析

针对开关磁阻电机单相绕组通电励磁,双相绕组通电励磁两种不同工作方式,以四相8/6极样机为例,使用有限元分析软件Maxwell 2D,分别对电机的磁场分布.磁链.电流特性、电感特性、静态转矩等静态特性进行了仿真和参数化分析对比;利用Maxwell 2D瞬态仿真模块,为电机连接功率电路,采用优化的控制参教对开关磁阻电机的起动至稳态运转的动态过程进行了仿真分析,得到电机的各相绕组电流、输出转矩等动态特性,根据电机材料属性计算得到电机的铁心损耗.分析过程和仿真结果可以为开关磁阻电机的本体设计、性能校核分析、控制策略优化等研究提供可靠依据.     

双稳态电磁离合器的基本原理和动态特性控制

研究一种新型的电磁离合器的原理和动态性能控制问题.采用Ansoft软件分析该电磁离合器的静态特性,采用能量法对离合器的状态切换过程进行研究,并进行仿真分析.在此基础上,提出采用电压控制法和电磁阻尼法改善电磁离合器动态特性的方法.仿真分析和实验结果证明了原理的正确性和上述控制方法的工程实用性.     

磁悬浮球形主动关节机理与控制策略

提出了一种新型多自由度磁悬浮球形主动关节,对关节产生磁悬浮力和电磁转矩的机理进行了研究,并推导出驱动关节旋转的电磁转矩和支撑关节的悬浮电磁力;分析了磁悬浮球形主动关节旋转与悬浮的控制关系,提出了对其综合控制策略,并阐述了控制原理．     

磁悬浮平台电磁悬浮系统的模糊滑模控制

为实现开环不稳定且高度非线性的磁悬浮平台悬浮气隙的精确控制,采用模糊滑模控制方案,根据电磁悬浮系统的动态非线性数学模型,设计使系统状态在有限时间内到达稳定点的滑模面,通过等效控制和切换控制律实现对参数摄动和外部扰动的完全鲁棒性.根据滑模切换状态,利用模糊推理方法柔化切换控制.基于模糊滑模控制器的控制系统能够有效地削弱滑模控制抖振,并较好地抑制外部扰动,且对参数变化具有完全鲁棒性,实现磁悬浮平台的高刚度稳定悬浮.结果表明,所设计的控制系统对参数变化及周期性扰动具有很强的鲁棒性.     

应变控制下水泥土动静力特性试验

为了研究循环荷载下水泥土的动静力特性,通过GDS振动三轴仪进行应变控制下的静力和逐级循环加载试验.静力试验表明:应变速率越大,水泥土强度越大,应变速率为5%时的峰值应力相对于being0.05%时提高了47.57%;掺入比决定水泥土应力-应变关系曲线的软化或硬化型式.通过逐级循环加载试验,进一步分析水泥土的应力-应变关系和动模量的发展规律,通过对双曲线模型的修正,建立描述水泥土应力-应变关系的经验模型.该模型共有3个参数,论述了各个参数的物理意义和确定方法,结果表明,本文模型简单实用,能够较好地反映水泥土的应力-应变关系.     

载流环形板的热磁弹性分析

对置于磁场中的载流环形板的热磁弹性问题进行了理论分析,讨论了载流板的温度、应力、位移与外加电磁场、温度场以及机械载荷的关系.首先根据电动力学方程和广义欧姆定律得到了载流薄板的电流密度的分布,考虑到焦耳热效应及热平衡方程,得到了由于焦耳热效应产生的置于磁场中的载流环形板的温度场;同时引入了热传导方程,得到了外加温度场引起的环形板内部的温度分布,并认为两种温度场相互独立且满足叠加原理,从而得到了载流环形板的温度分布.其次在建立载流板壳的电磁场、温度场、机械场耦合非线性运动方程,物理方程、几何方程及电动力学方程的基础上,得到了板壳热磁弹性问题的基本方程.最后应用准线性迭代方法,得到了关于热磁弹性问题的线性迭代方程组,整理成含有8个基本未知函数的标准柯西型,即变换成能用离散正交法编程求解的准线性微分方程组,应用自编程序,得到该问题的数值解.变换电磁参量,讨论了载流环形薄板应力、温度及变形随外加电磁参量的变化规律;根据圆环形板的挠度与参量之间的变化规律,并通过实例证实了可以通过改变电、磁、力场的参数来实现对板壳的应力、应变状态的控制.     

Fuzzy-PID控制算法在永磁电磁混合悬浮系统中的应用

永磁电磁混合磁悬浮平台控制系统是典型的非线性迟滞系统,单纯采用经典PID控制或Fuzzy控制难以满足系统的快速性、稳定性、鲁棒性等要求.虽然可以采用PID控制算法结合分段调节PID控制参数的所谓非线性PID来进行控制,但是这种整定方法由于采用了分段控制,在每个分段内PID参数不再变化,在受到较大扰动时控制作用可能会不及时,从而导致吸死现象的发生.针对以上问题,提出采用Fuzzy控制和PID控制相结合的Fuzzy-PID控制算法,在常规PID调节器的基础上运用模糊推理思想,根据不同的偏差、偏差变化率对PID参数进行自校正.仿真结果表明,系统具有较好的动静态性能,满足混合磁悬浮系统的要求.     

永磁型无轴承电机的设计与控制研究

为了深入研究永磁型无轴承电机的设计方法及控制策略,提出了计及定、转子定位偏心的悬浮力解析模型及该解析模型中悬浮绕组参数的设计方法.该方法基于永磁型无轴承电机悬浮力产生机理和电磁场有限元分析,进行电机设计,得到永磁型无轴承样机的系统参数.在此样机系统基础上,讨论了转矩控制子系统的转子磁场定向矢量控制、悬浮控制子系统的模糊自调整比例 积分 微分（PID）控制策略,并进行了悬浮运行实验,结果表明该设计参数与实际样机参数基本吻合,验证了该设计方法的正确可行性,该控制策略有效地解决了无轴承电机模型复杂、参数时变等实际因素的影响,保证了其运行控制的鲁棒性.     

Modeling and simulation of non-linear dynamic process of the induction motor system with fluctuating potential loads

The induction motor system with fluctuating potential loads is a non-linear complex electro-mechanical system. With beam pumping motors as an example, this paper proposes a multiple factor non-linear mathematical model to study the operating performance of the induction motor system. This model consists of non-linear time varying electromagnetic field equations, mechanical wave equations of sucker rods and non-linear coupling equation of reducer and four-bar linkage. The equations are numerically solved by combining time-step finite element method (TS-FEM), finite difference method (FDM), a linear dimension reduction method and the Newton-Raphson method. Simulation results, which are validated by experiments, reveal the influence of the fluctuating potential load on magnetic field distributions, stator and rotor currents, the input power and the power factor. The model and simulation results provide theoretical and technical supports for subsequent researches on model simplification and energy saving technologies.