磁悬浮飞轮转子的临界转速分析

磁悬浮飞轮电池具有比能量高、比功率大、充放电快、寿命长、无任何废气废料污染等优点,使其具有广阔的发展前景。基于传递矩阵法并借助ANSYS软件对磁悬浮飞轮电池转子的临界转速进行了研究与分析。     

磁悬浮飞轮不平衡振动控制方法与试验研究

针对磁悬浮飞轮不平衡振动会造成飞轮系统的同频扰动,影响卫星姿态控制精度与卫星载荷精度的问题,提出一种开环轴承力补偿的磁悬浮飞轮不平衡振动控制方法。将抑制轴承力中的同频量作为控制目标,通过建立含有不平衡量的磁悬浮飞轮系统动力学模型,分析刚性转子不平衡量的特性,在自适应陷波器基础上,加入位移刚度力补偿机构、开闭环控制和位移刚度力补偿控制两个作用开关,在整个转速范围内对轴承力中的同频量进行抑制。本方法特别适合磁悬浮飞轮输出姿态控制力矩时频繁穿越临界转速的特点,尤其适合磁悬浮反作用飞轮的应用。仿真分析和试验结果表明,本方法在整个转速范围内对飞轮转子的不平衡振动起到很好的抑制效果。     

基于TMS320C6713B+FPGA数字控制器实现 磁悬浮飞轮主动振动控制

为了抑制磁悬浮飞轮的振动,分析了磁悬浮飞轮的振动源。针对磁悬浮飞轮最主要的振动源－不平衡振动,给出了一种基于TMS320C6713B＋FPGA数字控制器的磁悬浮飞轮主动振动控制实现方案。介绍了所采用的主动振动控制方法、数字控制器的硬件组成和功能原理,并讨论了DSP中主动振动控制算法的实现和FPGA中多任务管理及外设控制等。实验结果显示,采用本方法进行主动振动控制后,磁悬浮飞轮的不平衡振动衰减至3.2％,表明本实现方案对飞轮转子不平衡振动取得了很好的抑制效果,对于增加磁悬浮飞轮姿态控制的稳定性,提高对地观测分辨率具有重要意义与应用价值。     

基于飞轮转速及其波动的气缸IMEP估计模型

分析了四缸汽油机各缸平均指示压力(IMEP)与对应的飞轮平均角速度和角速度波动乘积之间的线性相关性,得出其线性相关性较弱的结论。采用最小二乘参数识别法得到了利用飞轮平均角速度和角速度波动估计各缸IMEP的单工况模型,以平均角速度、角速度波动和平均负载的多项式模型代替单工况模型中的模型系数得到了估计IMEP的稳态工况通用模型,IMEP的估计值和实测值之间的相对误差在8%以内。     

磁悬浮飞轮结构模态振动控制

磁悬浮动量轮系统中,为避免中频段存在的两个结构模态振动破坏系统的稳定运行,采用特殊的控制方法对其进行抑制.为获取结构振动参数,通过一种非参数频域辨识方法对系统模型进行辨识,辨识结果显示其中一个结构共振频率随控制器刚度变化而发生显著变化.由于理论建模存在困难,使用一种基于叠代过程的方法抑制共振,叠代过程包括辨识与控制器参数的调整.在进行控制器设计时,分别采用基于零极点对与μ综合的方法进行控制器设计.试验证明叠代过程是有效的,两种方法设计出来的控制器均可以很好地抑制系统结构模态的振动.     

力自由不平衡控制下的高速磁悬浮飞轮系统在线动平衡

针对高速磁悬浮飞轮转子的不平衡问题,提出了一种在力自由不平衡控制下的在线动平衡方法,用空气环境下低转速的在线动平衡替代真空环境下的高转速在线动平衡,以实现兼顾高效率和高精度的在线动平衡。通过分析磁悬浮转子系统的不平衡模型和比较各不平衡控制模式下校正质量的求解方法,得出在力自由控制模式下,磁轴承的同频控制电流为零,电磁力在线性化范围内仅是转子位移的线性函数。因此根据转子的同频位移响应可解算动平衡校正质量。通过所设计的磁轴承力自由不平衡控制器使转子绕其惯性主轴旋转,获得了转子同频位移响应。由于系统参数的理论值与实际值存在一定误差,通过一次试重对转换系数矩阵进行了校正。实验结果表明,通过一次试重校正转换系数矩阵,再经过两次试转后即可实现高精度动平衡。另外,转子轴心轨迹显著减小、转子两端同频位移响应分别下降了77.29%和94.14%;在真空环境下,试验转子升速至500Hz时,转子的运行状况与低速状态一致,进一步验证了本文提出方法的有效性。     

磁悬浮飞轮储能装置的设计

设计了一种磁悬浮支承的飞轮储能装置,对飞轮结构与支承形式等进行了研究.将盘状飞轮优化为伞状飞轮,可以提高飞轮转动惯量;采用机械轴承与永磁轴承相结合,省去复杂的电磁轴承以及相关控制部分,飞轮在合适的转速下稳定旋转,并完成了样机的设计.该新产品的开发具有节能环保的意义.     

车载飞轮电池磁悬浮刚性转子的数学模型

研究汽车运动对车载飞轮电池的影响。以及车载飞轮电池磁悬浮转子的受力分析。结合国内外研究现状。建立了车载飞轮电池磁悬浮转子的数学模型。     

磁悬浮飞轮锁紧保护效果的检测

综合考虑磁悬浮飞轮系统及其现有锁紧机构的各项性能,提出了一套检验飞轮锁紧机构保护效果的方法.以可重复抱式锁紧机构为例,从飞轮系统性能、宏观振动响应和微观损伤三方面对锁紧机构的保护效果进行了评测.通过对比分析磁悬浮飞轮和锁紧机构在环境力学试验前后的性能测试数据,判断两者性能是否正常.环境力学试验中,利用加速度力学传感器和电涡流位移传感器分别检测飞轮系统频谱响应和飞轮定、转子间的相对振动位移,评价锁紧机构的宏观保护效果.力学试验后,采用扫描电子显微镜(SEM)和能量色散谱仪(EDS)分析锁紧面内的磨损形貌和元素成分,对锁紧机构的微观保护效果进行评价.该检测方法对同类航天产品的检测具有很好的借鉴意义.     

基于自锁原理的磁悬浮飞轮电磁锁紧机构

摘 要：针对空间用磁悬浮飞轮在发射过程需要保护的性能需求,提出了一种基于机构自锁原理的可重复电磁锁机构,针对某型磁悬浮飞轮设计了质量为158克的锁紧/解锁机构,尺寸为45mm×49mm×40mm,建立了锁紧/解锁机构的数学模型;针对地面和空间两种环境,分析了机构在锁紧和解锁过程中锁紧力和解锁力的变化曲线,结果表明最大锁紧力为650N,保持锁紧和解锁状态的力分别为133.8N和-9.4N,可有效实现锁紧和解锁功能,重力对锁紧机构的性能影响很小,并根据某型卫星发射过程中的正弦振动、随机振动和冲击力学试验验证了锁紧机构,从而为磁悬浮飞轮的空间应用奠定了坚实的技术基础。     

基于神经网络模型的传感器非线性校正

讨论了BP神经网络模型在传感器非线性补偿中的应用.给出了相应的补偿方法,即采用两个相同的传感器对同一被测量进行不同的测量,其测量结果作为神经网络模型的输入,经过补偿后的传感器具有线性的输入输出关系.采用递推预报误差算法(PRE)训练神经网络,具有收敛速度快、收敛精度高的特点.以距离传感器为例,将基于BP神经网络的校正方法应用于减少距离传感器的非线性输出误差.实验结果表明,将训练后的神经网络接入距离传感器可以得到线性的输入-输出关系,增加神经网络隐层节点的数目可以提高校正精度.当隐层节点数取为40时,用于距离传感器非线性校正的神经网络模型在训练100步后的误差指数(EI)为9.6×10-6.结果表明:本文提出的基于神经网络模型的传感器非线性校正方法是行之有效的.     

红外菲涅尔透镜的注射超声辅助成型优化

为了提升聚合物红外菲涅尔透镜的光学性能,以其表面微沟槽的成型质量为目标,提出了一种高效的注射超声辅助成型方法,并对工艺参数进行了综合质量优化.首先分析了超声振动对聚合物的加热和加压效应,设计了一套一模两腔的对比试验模具;接着以红外菲涅尔透镜的调制传递函数MTF和齿形平均高度h为优化质量目标,设计了四步骤的多目标优化流程...     

基于BP神经网络的滚动轴承故障诊断研究

通过对滚动轴承振动信号的分析处理，提取能够反映轴承运行状态的特征量作为BP神经网络的输入，并用BP算法对该网络进行训练，利用神经网络的智能性来判断轴承所属的故障类型。仿真结果表明，该方法实用有效。     

不平衡磁拉力作用下电机柔性转子非线性振动研究

建立了电机柔性转子非线性动力学模型,并使用多尺度法计算了系统的一次近似主共振响应。通过定常解分析发现转子主共振响应中存在幅频曲线左偏这一软非线性现象,并且不平衡磁拉力的线性部分使系统固有频率下降,非线性部分使主共振峰左偏量增大。使用MATLAB软件中的“ode23”函数绘制出系统的时间历程图及相图,数值积分的结果验证了解析解的正确性。从理论上揭示了转子长度、转子外径以及平均气隙长度等电机参数对非线性振动的影响,为电机的优化设计和控制提供了理论依据。     

基于小波包神经网络的发动机振动信号分析

为了有效地对发动机运行状态进行监测,提出了一种基于小波包和神经网络相结合的发动机故障诊断方法。以某微型车用汽油发动机为研究对象,建立基于振动信号分析的测试试验系统,采集发动机正常工况和故障工况的振动特征参数。通过小波包对其进行分解和重构,提取出表征发动机工作状况的特征向量,作为训练样本数据和检验样本数据,输入BP神经网络并对其进行训练, 实现了对所设发动机故障类型进行良好识别的预期效果。     

磁悬浮高速离心式鼓风机的喘振检测

针对磁悬浮高速离心式鼓风机的喘振问题,提出了一种基于磁悬浮轴承的喘振检测方法。该方法采用通用同频陷波器滤除转子位移中的同频分量,消除了同频扰动对喘振检测的影响;通过分析不同收敛因子对喘振频率估计的作用,基于自适应估计提出了变收敛因子的喘振频率和幅值估计方法,减小了低频信号的干扰,提高了喘振信号检测的快速响应能力。最后,分析了改进检测算法的收敛性,并在100kW磁悬浮离心式鼓风机测试系统上进行了实验验证。实验结果表明,改进后的喘振检测算法可在喘振发生前检测出喘振先兆旋转失速信号,在喘振发生0.23s内检测出喘振信号,较改进前的检测结果提高了2.6s。该检测方法无需外加其它检测单元,算法简单、快速,计算量小、并可有效地反映喘振发生过程中频率与振幅的变化。     

磁悬浮电动机柔性转子振动控制与试验研究

针对磁悬浮电动机柔性转子穿越一阶弯曲临界转速所面临的问题,提出综合多种控制器于一体的振动控制方法。为保证控制器设计的准确度,采用在线扫频技术验证磁轴承系统各环节建模的正确性。基于不完全微分PID控制器,设计固定中心频率的陷波器抑制转子二阶弯曲模态。根据等效控制系统的阻尼特性,设计相位补偿器增加转子在一阶弯曲模态共振点附近的正阻尼,抑制转子一阶弯曲模态。考虑到转子存在较大的二阶柔性不平衡质量,根据最小电流控制准则,在转子穿越一阶弯曲临界转速之后启用同频陷波器,消除功放同频电流,避免磁轴承控制量过大造成功放电压饱和。试验结果表明,所设计的综合控制器有效抑制了转子的一阶和二阶弯曲模态,且转子在一阶弯曲模态处的最大位移振幅仅为轴承单边保护间隙的5%;最终转子成功穿越一阶弯曲临界转速,并稳定运行在转速34 000 r/min。     

基于RBF神经网络的齿轮箱故障诊断

阐述径向基函数(radial base function,RBF)神经网络的基本原理和算法,将其应用于齿轮箱故障诊断与识别,建立齿轮箱的BRF故障诊断模型,并与BP(back propagation)神经网络、学习率自适应BP神经网络进行对比分析研究。结果表明,RBF神经网络性能优于BP神经网络,具有较快的训练速度、较强的非线性映射能力和精度较高的故障识别能力,非常适用于齿轮箱的状态监测和故障诊断。但在具体应用中应当注意,RBF网络的训练样本必须含有一定的噪声,以提高网络的容噪性能;各类故障的训练样本数不能太少,否则RBF网络的故障分类能力很差。     

基于BP神经网络的噪声背景下的信号识别

从测试工程技术的实际出发，利用BP(Back Propagarion)神经网络算法，对噪声背景下的信号识别进行了探讨。并通过训练和测试网络，证明该方法用于噪声背景下的信号识别是有效的。