基于交流传动的轧机机电耦合系统振动特性分析

建立恰当的轧机系统模型,对其动态特性进行正确完备的描述是进行轧机系统设计、控制、状态监测和故障诊断的关键。随着交流调速技术的发展,交流电机已广泛用于轧机传动系统中。通过考虑驱动电机的影响,建立异步电机一轧机主传动系统的机电耦合模型,并利用该模型对轧机系统由串联补偿电容、摩擦、间隙和负载扰动等因素引起的机电耦合动态过程进行数值研究？研究结果表明,建立的机电耦合模型可以方便地分析轧机系统机电耦合动力学规律,为进一步控制轧机振动特性奠定基础。     

热连轧机机电液耦合振动控制

全世界薄板坯连铸连轧机在轧制薄规格带钢时都出现不同程度的严重振动现象,导致带钢和轧辊生成明显振痕,从而影响企业的产品质量、外部形象和经济效益。利用自制综合遥测系统对轧机振动参数、力能参数、电参数和工艺参数等进行全面的现场综合测试,经过对测试信号的时域分析和频域分析获得振动的特征及规律;通过理论研究和仿真研究,发现轧机确实存在扭垂耦合振动、机电耦合振动和液机耦合振动现象,确定轧机振动的性质为机电液多态耦合振动。据此对电气传动控制系统和AGC系统进行参数修改和优化,将设计的二阶扭振抑制器应用在主传动控制系统中和对AGC参数进行优化,辊系振动明显降低,有效地抑制了轧机机电液耦合振动现象,取得了显著的经济效益和社会效益。     

面向机电耦合振动抑制的电主轴系统匹配特性研究

电主轴系统存在复杂的机电耦合作用,若系统机电参数匹配不当,将引起机电耦合振动,导致系统稳定性下降,工件加工表面质量降低。利用将电动机与主轴系统机械特性分离的动力学分析方法难以对系统的机电耦合振动进行有效的分析评价,也难以实现系统机电特性的优化匹配。提出基于机电耦合动力学模型的电主轴系统匹配特性分析方法,利用所提出的方法研究磨削电主轴系统逆变器工作参数、电主轴电动机电磁设计参数和砂轮机械参数对脉动转矩及定子电流频谱特性的影响,并在凸轮轴磨床上进行试验。揭示系统机电耦合振动的物理机制,提出通过优化逆变器工作参数、电主轴电动机电磁设计参数和砂轮参数抑制机电耦合振动的方法。经理论与试验分析证实,通过优化逆变器工作参数可有效抑制机电耦合振动,提高系统匹配特性和磨削质量,从而证实所提出的基于机电耦合动力学模型的电主轴系统匹配特性分析方法是有效可行的。     

工业机器人中谐波传动的振动测量

采用ＨＰ５４２３Ａ分析仪，对谐波齿轮减速器进行了振动实验测试及谱分析，由振动响应的频率结构确定了此类传动机构的振动特征，即减速器的扭振和弯振情况，并定性地分析了各种振动产生的原因。     

振动系统机电耦合研究的现状与展望

振动机械从诞生开始，经过近半个世纪的发展，已经奠定了雄厚的理论基础。由两台感应电动机分别驱动的自同步振动机时，需要对振动系统机电耦合及同步控制等进行更加深入的研究，为解决多机传动机械系统的同步控制作好准备。     

机器人灵巧手手指耦合传动机构的研究

根据灵巧手传动的实际要求，对连杆耦合传动机构进行建模，优化设计连杆机构的参数，设计了传动误差很小的耦合传动机构，近似实现1：1传动。     

高速轧机若干振动问题——复杂机电系统耦合动力学研究

试验发现高速轧机中的多种振动现象都与轧制过程中多种的交互作用关系,研究轧机振动中的界面耦合机理与机电耦合机理。建立了轧制界面动力学模型,分析了轧制界面负阻尼特性和垂直自激振动,建立了轧机非线性水平振动模型,分析水平自激振动产生条件,建立轧机机电耦合动力学方程,阐明了强,弱电过程对轧机振动的影响。     

机器人关节伺服器传动系统机电耦合动态特性研究

目前,机器人关节伺服器向着微型化、集成化发展,针对智能机器人操作精度要求高,对机器人关节伺服器典型的电机拖动齿轮机电耦合系统,进行不同工况下的动态特性研究十分有必要。为此,根据多级齿轮系统时变啮合特性及无刷电机动态特性,建立了多级齿轮系统动力学模型和无刷电机动态模型,搭建了机器人关节伺服器传动系统机电耦合动力学模型;分析了该系统的自由扭振特性和系统模态能,并进一步研究了在稳态工况和冲击载荷工况下机器人关节伺服器传动系统的动态响应特性。结果表明,多级齿轮系统和电机之间存在机电耦合效应,在该系统遭受冲击后,齿轮副啮合力以及齿轮扭振波动变得剧烈后趋于稳定。     

智能材料结构的振动抑制

目前热门研究的智能材料结构是将材料构件与传感元件，致动元件结合成一个整体。传感元件作为信号传输与神经系统，使复合材料具有视觉和神经系统，致动件作为局部或整体的致动器完成在役时的自适应功能，形状记忆合金是智能结构最选应用的驱动元件。本文就形记忆合金作为分散致动器埋入或粘贴在结构上，利用其特殊的力学性能和物理性能，改变结构的自振频此，抑制结构振动的研究作了介绍。     

永磁交流伺服精密驱动系统机电耦合分析

在对永磁交流伺服精密驱动系统进行动力学分析时,必然要分析机电耦合的影响.从能量转换的角度,对整体和部分耦合进行了分析,并且根据物理方程构建了永磁同步电动机模型.通过方程的推导和模型算例的分析,最终验证了该模型的正确性,给永磁交流伺服精密驱动系统的实验研究提供了实验数据和依据.     

齿轮传动转子系统弯扭耦合振动研究

为分析齿轮传动复杂轴系的振动问题,根据有限元法和拉格朗日法,考虑陀螺效应、油膜支承等因素,得到了转子-轴承系统的弯扭耦合振动模型;在此基础上,根据齿轮副运动过程中啮合刚度和啮合阻尼的变化,得到了齿轮副系统的弯扭耦合振动模型。然后,根据齿轮副的实际排列方式,引入方位角,使得转子模型与齿轮副模型坐标统一化,并将其耦合到一起,得到了更加接近实际的齿轮转子模型,并且计算了其临界转速和振型。研究结果表明,耦合后转子的临界转速低于单转子的临界转速,齿轮传动对转子轴系振动有着明显影响。     

基于自动化交互行为的电力机房巡检机器人系统设计

目前设计的电力机房巡检机器人系统响应时间较慢,导致巡检精度较低。为解决上述问题,基于自动化交互行为设计一种新的电力机房巡检机器人系统,对系统的硬件和软件进行设计,巡检机器人系统硬件由驱动器、处理器、传感器、红外热成像测温器组成。利用驱动器实现信息驱动,驱动器的控制信号的引脚分别为GND、ALM、PG、EN,分别控制驱动器的报警、以及驱动信号的接收和输出、电机方向的确定。采用TUIS-8689处理器,TUIS-8689处理器的核心是8核智能芯片处理器的芯片为Xilinx芯片,具有超强的计算能力和处理能力,传感器采用14vdc供电模块,传感器的振动速度和位移具有关联,实现巡检机器人运动的校验。选用PI 400型红外热成像仪测温器实现温度测量。通过数据获取、特征值提取、确定巡检路线实现软件流程。实验结果表明,基于自动化交互行为的电力机房巡检机器人系统能够有效缩短响应时间,提高巡检精度。     

考虑振动抑制的多冗余度特种操作机器人轨迹优化方法

为了实现复杂曲管内曲面的自动化喷涂作业,设计多自由度的冗余度特种操作机器人。而多冗余度机器人系统刚度低,使得机器人在喷涂作业过程中出现振动,末端轨迹跟踪误差加大,降低了涂层质量。为此,通过分析冗余度机器人带有弹性变形影响的动力学方程,提出一种利用冗余自由度对机器人关节空间作业轨迹进行优化的新方法,实现了机器人在作业过程中的振动抑制,并且满足复杂三维工作空间约束。在试验中应用此方法,机器人在运动过程中既满足复杂的工作约束,同时减少了末端的振动,实现了振动抑制,证明了该优化方法的有效性。     

机电集成超环面传动系统非线性机电耦合动力学

正项目负责人:许立忠(E-mail:xlz@ysu.edu.cn)依托单位:燕山大学项目批准号:510753501.项目简介机电集成超环面传动集超环面行星传动技术、驱动技术和控制技术于一体,是一种新概念的机电集成广义复合传动。该传动结构紧凑,输出转速和转矩可控、可以使现有机电系统的结构组成大为简化。除航空、航天和车辆等要求结构紧凑的领     

动车组底部智能巡检机器人机械结构参数优化

采用当前方法优化动车组底部智能巡检机器人机械结构参数时,由于在构建参数优化函数过程中未考虑机械结构参数约束条件,使得最终优化效果差、优化后巡检机器人运动性能差,因此,提出新的动车组底部智能巡检机器人机械结构参数优化方法。根据动车组底部巡检机器人故障检测过程中,机械探测装置因电压正负极排斥产生的位移倾角,推导巡检机器人动力学方程,并将这一方程输出的巡检机器人机械结构参数矩阵与参数约束条件相结合,构建机械结构参数优化函数,利用量子进化算法求解该函数,根据函数输出结果实现巡检机器人机械结构参数优化。实验结果表明,所提方法优化效果好,优化后巡检机器人运动性能强,实际应用效果更好。     

工业机器人中谐波传动的振动

采用微机辅助动态测试与频谱分析技术，对工业机器人中的谐波传动系统的振动情况进行了测量，确定了此类谐波齿轮减速器振动的特点，并分析了产生扭转振动和弯曲振动的原因。     

惯性振动设备的机电耦合模型和瞬态过程分析

采用建立离散系统动力学方程的矩阵法，建立了平面惯性振动设备的机电耦合数学模型；通过对模型数值仿真结果的分析，揭示了惯性振动设备瞬态过程的实质，提出了减小振动体瞬态振幅和缩短瞬态过程的新方法。该方法为惯性振动设备瞬态过程的智能控制提供了可靠的数学模型。     

一种柔性冗余度机器人振动抑制的复模态法

研究了柔性机器人末端振动的抑制控制问题,方法是将机器人动力学方程进行分解,再将分解得到的柔性振动动力学方程写成状态空间的形式,根据复模态分析的原理对其进行分析,利用柔性冗余度机器人具有的自运动优化能力,提出了一种自运动优化选择的复模态法,该方法通过自运动的优化选择在复模态空间中零化低阶模态的激励力,以实现对机器人末端振动的抑制。针对一个末杆为柔性杆的3维4自由度机器人进行了控制仿真,仿真同时对比使用了其它2种同类方法,仿真结果验证了本方法的有效性,并显示复模态法取得了比其同类方法好很多的末端振动抑制效果。     

风荷载下越障巡检机器人结构参数优化

采用机器人代替工人定期巡检超高压输电线路,是超高压输电线路维护技术的发展趋势之一,可以降低成本、提高巡检的准确率。架空输电线一般架设在距地面60 m的空中,这种架空输电线周围的风荷载与近地面的输电线周围的风荷载不同,对机器人结构参数的影响也不同。基于架空输电线周围风荷载较地面风荷载复杂的问题,在简化风荷载条件下建立越障巡检机器人结构参数的数学模型。由模型分析60 m高的架空线周围的风荷载对复合双臂越障巡检机器人结构参数的影响,并进行仿真验证。模型分析与仿真结果表明,结构参数优化的机器人质量减少了16 kg。