基于MATLAB的磁悬浮球实时控制设计及实验研究

对单自由度磁悬浮系统进行研究是研究磁悬浮技术的一个有效方法.根据磁力轴承基础理论建立单自由度磁悬浮球系统模型,在MATLAB/SIMULINK环境下进行控制仿真分析,设计MATLAB实时控制器,利用可视化操作界面和实时监控调试程序来整定PID参数,并采用变参数PID控制方法实现了磁悬浮球系统的实时控制,使球在4 s内达到±0.01 mm精度的稳定悬浮状态.     

PID控制器在磁悬浮球系统实验中的应用

设计了一个PID控制器对实验室已有的磁悬浮球系统进行了改进,通过对PID控制器参数的调整,来优化磁悬浮球系统的稳态及动态性能。     

主动电磁悬浮球系统的H_∞控制器

针对主动电磁悬浮球系统的鲁棒性问题,探讨了H∞控制器在该系统上的应用。首先建立了主动电磁悬浮球系统的线性化数学模型;然后对应H∞混合灵敏度框架,重点介绍了3个加权函数的双重意义及其对系统特性的影响,说明了H∞控制器的设计方法;并对一套实际系统设计了H∞控制器,对系统的性能进行了仿真和实验研究。研究结果表明,基于H∞控制器的主动电磁悬浮球系统具有较高的抗干扰性能和鲁棒稳定性。     

基于非线性模型下磁悬浮球系统控制策略

对磁悬浮技术的研究,最简单的要属单自由度磁悬浮球系统,而磁悬浮控制系统中最重要的部分,要属控制器的组成,控制器的性能直接影响到磁悬浮产品在实际中的应用。本文在理论上建立了控制系统的非线性数学模型并采用Simulink对非线性控制系统进行PID控制、极点配置加PI修正两种控制方法进行了仿真研究及各种扰动下的仿真分析,对研究非线性控制的策略具有重要意义。     

磁悬浮球的H∞控制研究

设计了一种磁悬浮球实验系统，建立了磁悬浮球的控制模型。基于H∞混合灵敏度控制理论，研究了加权阵的选取规律和方法，设计了磁悬浮球的H∞鲁棒控制器。开发了功率驱动系统和光电位置检测系统，并用DSP系统实现了H∞控制算法。仿真分析和实验结果表明：该磁悬浮系统具有较高的控制精度和鲁棒性，解决了磁悬浮系统中的建模精度低，外界干扰难以避免等棘手问题。     

基于神经网络的磁悬浮球自适应控制器

建立了磁悬浮球系统的数学模型,讨论了系统的刚度阻尼和控制系统之间的关系。利用神经网络的学习功能在传统比例积分微分（PID）控制器的基础上构建了一种自适应PID控制器。用于磁悬浮球控制系统。实验结果表明,控制器结构简单,易于工程实现,可以实现磁悬浮球的稳定悬浮,并且系统具有快速响应性和良好的抗干扰性。     

磁悬浮振动测试系统的混沌运动

磁悬浮振动测试系统在一定条件下存在混沌运动,直接影响系统正常工作.为了解磁悬浮振动测试系统的混沌特性,推导了磁悬浮球运动的动力学方程,并建立了磁悬浮振动测试系统的仿真模型.在光电增益、控制电路电压增益、电流增益和磁力系数不变的情况下,通过改变磁悬浮球控制系统微分参数、光电位移传感器安装位置和磁悬浮球初始位置项对振动测试系统的混沌运动特性进行了研究,得出了产生混沌的边界条件,最后得出了系统的最优参数.实验结果表明,在最优条件下,系统能够达到稳定工作.     

H∞控制理论在磁悬浮球系统中的应用

本文将H∞控制理论用于磁悬浮球系统,应用混合灵敏度方法设计了控制器,并进行了实验验证。     

实验室磁悬浮球系统数学模型的建立

通过对磁悬浮球系统中小球的受力分析,建立了磁悬浮球系统的数学模型,并通过实验测得所需各种参数,将数学模型具体化.     

磁悬浮飞轮陀螺力学与控制原理

通过对磁悬浮飞轮陀螺力学进行研究,并分析电磁力对转子章动、进动特性的影响,将磁轴承电磁力对飞轮转子的作用分成四种基本支承成分,分别讨论它们对转子章动与进动稳定性的不同影响.控制器可通过调整四种基本成分在总的电磁力中的比重,改变转子章动、进动的阻尼特性,实现转子的高速稳定运行.基于这些分析,总结出磁悬浮飞轮控制器设计的基本原则.该原则为高速下磁悬浮飞轮转子系统控制器的设计指明方向.     

大型封头热拉深力学机理及仿真研究

研究了大型封头热拉深过程中的有限元仿真方法及其力学机理。结合宏观塑性理论中的能量法建立了大型封头热拉深过程中的拉深力计算理论模型,建立了大型封头热拉深过程的有限元模型,通过与某大型封头的实际测试结果的比较,验证了所建立的理论模型与有限元模型的准确性,从而为研究大型封头热拉深过程中有效的工艺控制提供了方法和理论依据。     

基于类和特征的产品配置建模

通过分析目前配置建模方法中存在的一些不足,结合配置模型的特点,在建模过程中引入了类和特征的思想,提出了基于类和特征的产品配置建模方法。在该方法中,将零部件视为元件类,定义了元件类的特征属性,通过对元件类的封装和类间特征关系的建立,构建了产品配置元模型。由于类和特征的引入,该模型有利于实现与软件开发的有机结合。最后以捆钞机产品为实例,建立了产品的配置模型,并应用面向对象的方法表达配置模型。     

蝗虫跳跃原理的仿真验证及其优化分析

对蝗虫的结构特点特别是蝗虫后腿的结构进行了仔细的探究,思考蝗虫跳跃的原理。从蝗虫跳跃的原理出发,利用ADAMS软件建立三维简化模型,对蝗虫的跳跃进行了仿真分析,并对简化模型进行结构尺寸优化,使蝗虫跳跃的高度和距离达到最优。对优化后的模型进行发散性思考,可为跳跃机器人的研究提供参考。     

工程迭代设计中产品族开发过程的研究与建模

为了在工程迭代设计中减少新产品开发的提前期,提出了一种基于设计结构矩阵的产品族开发过程模型.在该模型中,基于设计参数间的依赖关系建立设计结构矩阵,并运用路径搜索算法将其整理为包含耦合子矩阵的解耦矩阵.对于其中的耦合子矩阵,运用基于马尔可夫链的串行迭代模型计算设计总时间,并运用基因算法优化排序.运用迭代设计的并行模型识别出对耦合关系贡献大的设计模态和设计参数,根据设计模态模块化设计参数,而对耦合关系贡献小的设计参数进行标准化.最后,将设计参数层的标准化和模块化映射到零件层,建立相应的产品族结构,以汽车离合器的设计为例阐述了该过程模型的有效性和应用前景.     

多种驾驶模式的电动助力转向力矩控制策略研究

介绍了多种驾驶模式电动助力转向系统的原理和控制策略,并对其控制策略进行了理论分析,确定控制系统控制的目标是获得理想的转向盘力矩。依据驾驶员驾驶习惯或者生理特征选择驾驶模式,在研究电动助力转向系统数学模型的基础上,建立了基于Simulink的电动助力转向系统仿真模型,并对其仿真结果进行了分析。     

面向云服务平台的产品感性评价及标注模型

为消除产品设计方案评价过程中个体评价标准的差异,同时进一步提升产品设计方案的评价效率和精度,提出一种基于YOLOv3和DFL-CNN的设计方案智能评价模型。该模型面向工业设计云服务平台,通过基于Darknet-53的YOLOv3算法实现对产品类别的自动标注。以吹风机产品为例,构建了感性语义评价数据集,并通过基于VGG-16的DFL-CNN算法对其造型语义进行细粒度分类,实现了产品类别及其造型感性语义的自动标注。该模型将设计评价问题转换为识别及分类问题,能够实现毫秒级的设计方案评价效率及95%以上的评价精度。最后,通过与不经过YOLOv3的DFL-CNN以及DFL-CNN的基础网络VGG-16进行对比实验,证明了所提模型的有效性及优越性。     

基于零件条件失效概率分布的共因失效模型

在分析了现有共因失效模型的适用范围与局限性的基础上，从零件失效物理模型——应力-强度干涉模型出发，把零件失效概率看作是基于应力的条件概率，即为随机变量；推导了基于零件条件失效概率分布的共因失效概率模型；通过Monte Carlo法仿真及最优化方法优化，得到了零件条件失效概率分布的类型；对模型中的参数进行估计，得到部分失效数据下的参数估计值。该模型能够弥补传统模型某些方面的不足，通过算例验证了该方法的可行性，同时也证明了该方法具有更高的求解精度。     

网络化制造的信息交换参考模型研究

结合目前的国际基础标准,建立了支持网络化制造的信息交换参考模型,阐述了其主要内容和功能.研究了参考模型中相关的标准协议集,同时给出了参考模型中协议集的实现技术.通过该参考模型可以较好地解决网络化制造中异构、分布式的信息交换和集成的部分问题.     

车辆传动系统虚拟样机集成设计平台研究

针对车辆传动系统的特点,提出并建立了以参数化模型库为支撑的车辆传动系统虚拟样机集成设计平台,实现了结构参数化设计,以及多刚体运动学和动力学分析.通过开发相应的模型库管理系统,解决了各类异构模型管理机制和管理功能实现机制的关键技术,保证了建模和仿真分析各环节的数据共享以及模型一致性和集成性.按各模块之间传递的能量类型.建立了输入输出接口模型,可快速建立系统级的虚拟样机模型,并对其进行各类工况下的稳态和动态性能预测.最后,通过对某履带车辆传动系统虚拟样机建模和仿真分析,验证了该平台的有效性和可靠性.     

一种新型分段冷却电磁阀的磁场分析和吸力计算

建立直流螺管式电磁阀数学模型,并用有限元法对电磁阀进行了求解。得到电磁场的磁力线、磁通密度等参数的分布规律及动铁心的力与行程的关系。与实际测试的吸力基本吻合,相对误差为4.2%。为电磁阀的设计提供理论依据。