输电线电磁式防振锤的工作原理及建模分析

文中首先提出电磁式防振锤的新型设计思路,分析其工作原理;然后根据动力学理论建立机械部分的振动模型,吸收风振的能量;根据电磁感应原理及电桥理论,将输电线微风振动的机械能转换成了电能,并以热能的形式消耗在电桥的电阻上,由基尔霍夫定律建立一组非线性数学模型。与FKH-5Z机械防振锤比较,电磁防振锤频带响应宽,防振效果好。     

永磁直线电机结构参数的DFSS和响应面法优化

在研究潜油直线电机的参数匹配过程中,提出了一种圆筒型永磁同步直线电机结构参数优化设计方法。基于一种六西格玛设计(DFSS)理念,结合数理统计理论,分析了气隙长度、定子轭厚度、齿宽、齿形角、主磁通永磁体有效长度、半闭口槽宽、极弧系数等参数对电机电磁推力及齿槽力影响。以增大推力及降低齿槽力为优化目标,采用2IV 7-3部分析因试验设计法,对电机主要本体结构参数进行筛选优化。分别筛选出了影响电磁推力和齿槽力的显著因子,并利用响应面法建立了相应的非线性数学模型。通过多目标遗传算法获得了Pareto最优解,得出最优结构参数组合。优化前后有限元仿真结果表明:平均电磁推力提升了28.83%,齿槽力降低了18%,推力及齿槽力波动显著减小;基于DFSS和响应面的优化方法用于研究潜油直线电机电磁结构参数优化是可行的。     

通道型电磁常闭微阀结构参数优化

优化了通道型电磁常闭微阀的结构参数,以提高其工作性能。基于近似结构模型对结构参数进行理论分析;以泄漏率为指标,利用有限元方法仿真分析了微通道的宽度、高度,底膜厚度,顶膜厚度及电磁驱动机构压力等主要结构参数对泄漏率的影响。提取了经验公式,基于正交实验法研究了结构参数对泄漏率和开启率的影响。最后,结合理论分析、仿真和正交实验结果对微阀结构参数进行了优化。实验结果表明,通道高度和宽度对泄漏率影响最大,通道高度对开启率影响最大。获得最优开闭性能的结构参数组合为:通道宽度1 mm,高度0.1 mm,底膜厚度0.2 mm,顶膜厚度0.2mm,电磁机构压力3×104 Pa。基于该结构参数组合的微阀在10kPa内可以实现零泄漏及近似完全开启。该阀具有易与微流控芯片集成、低电压驱动、制作简单、无死体积等优点。     

电磁轴承的结构优化设计

电磁轴承结构多数的正确设计是保证其承载能力要求和运行稳定可靠的前提。本文以结构参数为变量，在考虑磁阻和温升条件下给出基本方程式，以体积最小为优化目标，采用ＳＷＰＴ法进行优化设计。在计算中比较了漏磁对优化结果的影响。所得结论对电磁轴承结构设计有实际指导意义。     

Ansoft软件在无刷永磁直流电动机优化设计中的应用

本文利用Ansoft软件对无刷永磁直流电动机的主要电磁参数进行估算,确定电机本体的定转子结构参数和绕组参数后,利用RMxprt模块对电机进行优化设计。按照给定技术性能指标,通过对电动机的电枢绕组线径、极弧系数、气隙长度的分析,得到优化数据信息,确定了电机最优电磁参数结果。     

某模块化机箱结构性能耦合仿真及优化设计

随着预警机类复杂电子装备功能性能需求的持续提升,模块化机箱成为其主要产品形态。在实际工作中模块化机箱受到结构强度、散热和电磁屏蔽三方面的约束,且由于集成度高,结构、热、电磁耦合问题非常严重。文中为解决预警机装备研制中模块化机箱多场耦合问题,以某液冷模块化机箱为研究对象,对其位移、温度、电磁三场耦合情况进行了分析,根据机箱结构特点和耦合关系,明确机箱结构参数、约束条件和优化目标,并开展了结构-热-电磁耦合仿真及优化设计,给出了优化结果,并经过了试验验证。文中提到的方法可行,为模块化机箱和其他高度集成的电子装备/电子设备的优化设计提供了技术途径。     

一种新型电磁真空泵的优化设计

针对传统膜片式真空泵质量大、成本高的缺点,提出了一种由电磁执行器直驱的两级串联膜片式真空泵,并验证了其具有良好的抽气性能。利用Matlab/Simulink建立了电磁真空泵的仿真模型,结合仿真模型分析及样机性能测试,确定模型参数,验证了模型准确性;结合插值法与有限元法建立了簧片阀刚度和结构参数之间的关系式,并根据簧片阀结构建立了等效质量和结构参数之间的关系式;在此基础上,以真空度最大为目标,利用遗传算法进行簧片阀组的协同优化。结果表明:电磁真空泵样机优化后抽气性能提升了37%,优化后的抽气性能良好,30s内真空度可达66.9kPa,为后续电磁真空泵的研究提供了参考。     

集成电磁与摩擦的车辆盘式制动器优化设计

介绍了集成电磁与摩擦的车辆盘式制动器的结构和工作原理,基于多目标优化理论,通过对集成电磁与摩擦盘式制动器的深入研究,分析了该集成化制动器设计过程中必须满足的性能指标和几何约束条件,建立了以制动力矩最大和制动温升最小为目标函数的多目标化的优化数学模型,采用统一目标函数法中的乘除法将多目标转化为单一目标进行优化求解。优化结果表明,采用优化设计方法得到的结构参数方案改善了集成电磁与摩擦制动器制动效果和抗热衰退性能。     

基于支持向量化与混沌搜索的新型直线电机参数优化

以一种新型圆筒直线电机为研究对象,推导出了适合其结构特征的电磁方程;采用变分方法,建立了电机轴对称涡流场的有限元模型;通过仿真计算,得出了电机的启动推力和电流;样机试制和输出性能测试表明了有限元模型的正确性.基于正交和随机混合试验设计方法安排有限元仿真试验,获得了用于非线性电磁建模的样本空间;通过支持向量机对结构参数与计算结果的输入输出关系进行非参数回归建模,然后用混沌搜索方法对回归函数进行优化,得出最优目标结构参数.有限元仿真验证表明,基于支持向量机和混沌搜索的优化方法用于研究新型直线电机电磁结构参数是可行的.     

汽车电磁制动器CAD平台的研究与开发

建立汽车电磁制动器CAD平台,给出平台的框架结构及工作模式,详细介绍组成平台的各个功能模块,给出根据整车参数确定制动器所需最大、最小制动力矩的算法。以制动效能为优化目标,提出制动器结构参数的确定思路和步骤。从稳健设计的角度,给出对制动器结构参数进行稳健优化的方法,以及进行电磁制动器关键部件电磁体设计的算法流程。讨论制动器仿真分析模块及虚拟装配模块的功能。平台通过数据库来保存设计信息,并建立模型库与数据库的双向关联。最后讨论了平台与相关软件的集成方法。     

汽车磁流变减振器的设计及多项式模型的研究

通过对汽车磁流变减振器的工作模式的分析,利用ANSYS电磁场模块和流体动力学模块,建立减振器磁路有限元模型。采用序惯耦合法,计算得出阻尼力-速度关系曲线,完成了汽车磁流变减振器结构优化设计及磁路分析。将所设计的磁流变减振器在MTS849减振器试验台上进行试验,测得磁流变减振器的示功图和速度特性,利用试验数据,进行多项式拟合,精确的建立了该减振器的阻尼力模型,与理论计算曲线比较,说明多项式模型能较好的描述减振器非线性特性和滞回特性。     

旋转式磁流变阻尼器优化设计与力学性能试验

基于磁流变液的Bingham模型,提出一种应用有限元法对旋转式磁流变阻尼器进行优化设计的方法,通过对阻尼器的结构参数进行优化设计,可以充分发挥材料磁性能,从而获得阻尼器的最优电气参数。研制磁流变阻尼器及其力学性能测试系统,对阻尼器的力学性能进行试验研究,得到了阻尼器的力矩—转速、屈服力矩—电流等力学特性。考虑温度对磁流变阻尼器性能的影响,得到不同温度、不同转速下阻尼器的屈服力矩特性,对磁流变液剪切变稀现象及温度对磁流变阻尼器性能的影响进行分析。     

基于有限元方法的磁流变阻尼器多目标优化设计

在分析了影响磁流变阻尼器阻尼性能的参数基础上,建立了磁流变阻尼器的多目标结构优化设计数学模型。结合磁场与结构耦合分析,利用一阶优化有限元法对其进行了优化计算,优化达到了预期的效果,为磁流变阻尼器多目标结构优化设计提供了参考依据。     

超长斜拉索风阻系数及风雨激振的试验研究

结合主跨为1088m的世界最大跨度斜拉桥苏通大桥,对拉索的抗风问题进行了系统的研究。通过横桥向、顺桥向拉索风阻系数的风洞测量试验,得到了光索、螺旋线及压痕凹坑3种表面情况拉索的风阻系数;并模拟人工降雨,在风洞中重现了拉索的风雨激振现象,研究了风速、降雨量、拉索表面情况以及机械阻尼对风雨激振的影响。结果表明,拉索的阻力系数与表面情况、倾角、Re数密切相关,螺旋线、压痕凹坑及机械阻尼均可有效抑制拉索风雨激振现象。本文的试验方法及结果为超长斜拉索抗风研究提供了有益的参考。     

Optimum design of tuned liquid column dampers under stochastic earthquake load considering uncertain bounded system parameters

The Tuned Liquid Column Damper (TLCD) is an effective alternative to the Tuned Mass Damper (TMD) to reduce the response of structures due to dynamic loads. The optimum TLCD parameters are normally obtained based on the implicit assumption that the system parameters involved are deterministic. But, the efficiency of dampers may reduce if the TLCD parameters are not tuned to the vibrating mode it is designed to suppress due to the unavoidable presence of system parameter uncertainty. The study of TMD parameters’ optimization considering random system parameters is noteworthy. But, the same is not the case for liquid dampers. Moreover, though the damper parameters optimization under uncertain parameters in probabilistic framework is powerful; the approach cannot be applied in many real situations when the required detailed information to describe the parameters in probabilistic format is limited. In present work, the TLCD parameters optimization to control vibration of structures subjected to stochastic earthquake load under uncertain system parameters modeled as uncertain but bounded (UBB) type is studied. With the aid of matrix perturbation theory using first-order Taylor series expansion and interval extension of the dynamic response function, the vibration control problem is transformed to appropriate deterministic optimization problems yielding the lower and upper bound solution. Numerical study is performed to elucidate the effect of parameters’ uncertainties on the optimization of damper parameters and the performance of TLCD.     

用于机床减振的磁流变阻尼器优化设计

以三平动冗余驱动并联机床为研究对象,设计了一种具有位移放大功能的磁流变阻尼器,通过Ansys workbench有限元分析软件,对阻尼器的磁路饱和情况进行模拟仿真和分析,使阻尼器的阻尼出力达到最优。研究结果表明,通过优化使磁场分布更加合理,提高了阻尼器的力学性能,优化方法是可行有效的。     

桥梁检测机器人作业规划与位姿优化方法研究

针对桥梁底部病害人工检测的作业难题,介绍了桥梁检测机器人的工作原理,结合桥梁的结构化特征和视觉检测拍摄参数约束,研究了桥梁检测机器人作业规划与位姿优化方法。首先,提出一种以最佳拍摄模型约束的桥梁检测机器人拍摄作业位姿规划方法。在最佳拍摄规划方法的基础上,针对小箱梁桥梁和T型梁桥梁底部的褶皱结构,研究了以安全拍摄模型为约束的拍摄位姿优化方法,设计了结合拍摄偏角和拍摄距离的权重函数,推导了优化算法公式并给出了收敛证明。通过对不同拍摄参数的配置,进行了针对空心板桥梁的拍摄作业位姿规划方法仿真;针对小箱梁桥梁的结构,在位姿规划仿真结果基础上进行了位姿优化方法的仿真。最后以研制的桥梁检测机器人为对象,进行了现场测试与验证,仿真和实验结果均表明,该规划和优化方法符合桥梁拍摄检测的要求,具有很好的鲁棒性和实时性。     

基于改进樽海鞘群算法的磁流变减摆控制优化

针对磁流变减摆控制参数整定方法效率低、耗时长、精度差问题,提出一种基于改进樽海鞘群算法(Modified Salp Swarm Algorithm,MSSA)的减摆控制优化方法。首先,针对领导者更新引入精英个体杂交变异策略,提高全局搜索能力;然后,对于跟随者更新采取自适应差分变异策略,加快优化效率;最后,以摆幅最小、摆振收敛时间最短为优化目标,将改进樽海鞘群算法应用于磁流变减摆控制参数整定。基于标准函数的性能测试表明,与樽海鞘群(Salp Swarm Algorithm,SSA)、高级萤火虫(Advanced Firefly Algorithm,AFA)、粒子群(Particle Swarm Optimization,PSO)和遗传算法(Genetic Algorithm,GA)相比,改进算法的收敛精度更高,优化效率更快,性能更稳定。优化仿真实验进一步表明,相较SSA,AFA,PSO,GA优化的减摆控制系统,该整定方法优化用时短,能够使机轮平均摆幅减少4.24%以上,并确保摆振在规定时间内收敛,减摆效果更优。     

基于MOSA算法的电控喷油器磁路结构优化设计

以车用电控汽油喷油器为对象,从电磁学、机械动力学的基本原理出发建立了电控汽油喷油器工作过程的计算模型,依据通电后线圈电流的变化特点得出了动态响应特性与磁路结构参数的函数关系。以提高动态响应特性为目标,采用多目标模拟退火算法（MOSA）对磁路结构参数进行了优化。电磁场仿真结果表明,优化后的磁力线和磁感应强度分布更加合理。实验测试结果表明,优化后的汽油喷油器的开启延迟时间和关闭延迟时间分别比优化前缩短29.41%和29.23%。仿真和实验结果均验证了优化算法的有效性。     

相邻结构间被动控制装置的位置优化设计

为了解决确定数目条件下被动控制装置在相邻结构间的优化布置问题,利用改进遗传算法和控制系统H2性能指标对控制装置的位置进行了优化。分别采用Kelvin模型和Maxwell模型模拟黏弹性阻尼器和流体阻尼器,在双体单自由度结构间设立Kelvin型或Maxwell型被动控制单元的优化参数表达式,得到相邻高耸结构间控制单元的优化参数,通过相邻超高层结构算例验证了该控制设计方案的有效性和实用性。