模糊-PID控制器在静电悬浮转子微陀螺起支控制中的应用

针对起支控制的非线性特性,提出了模糊-PID控制器。当转子远离平衡位置时,采用模糊控制提高快速响应特性,在平衡位置附近采用PID控制器以消除系统的稳态误差。实验结果表明,采用模糊-PID控制,超调量从27%减小到20%,调节时间为25ms,显示了良好的动态性能和全局稳定性。     

静电悬浮微陀螺系统模型的研究

静电悬浮微陀螺需要一套支承系统将高速旋转的环形转子稳定地悬浮在电极环腔中心.在推导被控对象静电力模型的基础上,构建了静电悬浮系统的5轴闭环控制模型,利用该模型分析了悬浮微陀螺的加速度/角速率测量原理,设计了基于数字控制的支承线路.依据敏感表头的结构参数确定了支承线路的电参数,结合悬浮系统性能指标,通过反复仿真来设计控制器参数,分析了悬浮系统的闭环动态特性、刚度特性和抗过载能力.对数字控制器的扫频结果表明:考虑采样频率引起的相位滞后,在剪切频率附近相位误差小超过15°.     

支承电压与电压变化速率对静电轴承性能影响的研究

从机电耦合的角度研究了静电轴承中高压放大器的输出电压和电压变化速率对系统性能的影响。分析表明,支承电压的选择应结合承载能力、转子不平衡力抑制和对输出电压惰性失真的要求确定,支承电压变化速率与高压放大器的动态功耗相互制约。导出了确定支承电压及其变化速率的关系式,为系统设计提供了理论依据。理论分析结果与实例的试验结果取得了较好的一致性。     

第一讲 静电产生的机理及静电感应

静电产生的机理1. 双电层和接触电位差两种物质互相摩擦是产生静电的一种方式,但不是唯一的.除摩擦以外,两种物质紧密接触后再分离;物质受压或受热;物质发生电解以及物质受到其他带电体的感应等,均可能产生静电.物质可以是固体、液体或气体. 正常物体正、负电荷相平衡,都呈中性;当发生电荷转移,物体正、负电荷失去平衡时,即成为带电体.     

大直径直孔套管起拔力仿真计算

目前套管起拔力分析均是针对于岩土中简化计算,得出的起拔力与真实情况有很大差别。基于此,应用非线性有限元软件,分析计算真实复杂工程状况下即边注浆加固边起拔套管的拉拔力,得出桩浆间摩擦系数对套管起拔力影响最大,摩擦系数为0.2与摩擦系数为0.6对应的套管起拔力峰值相差高达70000N;摩擦系数越小,套管起拔过程越平稳;套管壁厚一般选取10mm对应较小的套管起拔力;仿真计算为工程上大直径套管起拔力的确定、动力选取提供了一定理论指导。     

用于电容式传感器的静电激振台的研究

提出了用静电力激振法确定电容式加速度传感器的动态特性，并分析了其静电力的非线性、频率误差及补偿传感器本身寄生电容的方法。给出的静电振动台结构简单、经济实用，具有很宽的低频测量范围(可达1Hz)和较低的静电力非线性系数，输出端具有较高的信噪比，可广泛用于电容式传感器频率特性的测试及结构优化。本文给出了传感器在静电振动台上的测试结果。结果表明：传感器可动系统的几何参数直接影响频率特性曲线，随着传感器平均空气间隙的减小，可动系统的阻尼比增加。     

光开关中静电驱动的微悬臂梁耦合分析

采用顺序耦合法 ,对光开关中的、静电驱动的悬臂梁进行分析 ,得出了悬臂梁的动态响应特性 ,并指出了空气阻尼对器件性能的影响 ,为微机械传感器的设计提供了有力的分析方法     

有源静电轴承的动刚度特性研究

针对补偿负刚度后的静电轴承一转子系统模型,讨论了PID控制参数与动刚度特性的关系,为根据刚度指标确定控制参数提供了理论依据。对三自由度静电球轴承的动刚度分析与实验结果表明,系统在低频与高频段具有较高的支承刚度,而中频刚度较低,刚度幅频特性曲线呈“浴盆”状。在系统通频带内,动态刚度主要由控制器参数决定,而高频刚度主要取决于转子的惯性项。在系统稳定区域,改变控制器参数可以灵活设定系统的动刚度特性。     

微扑翼飞行器静电驱动机构的机电耦合特性研究

静电微驱动机构在微机械传感器、激励器中有着广泛的应用。对一种用于微型扑翼飞行器的扭转式静电微驱动机构,在建立其非线性动力学模型的基础上,采用数值方法在相空间中分析了系统的非线性动态特性,研究了初始条件和阻尼对临界拉入电压的影响,分析了在不同激励电压信号下系统的响应并得出方波信号较优的结论。最后针对静电扭转梁的有限元模型,采用顺序耦合场分析方法研究了系统的机电耦合特性。所得研究结论对扭转式静电微驱动机构的设计与应用提供了一定的理论依据。     

角接触球轴承流固耦合仿真分析

角接触球轴承在运行过程中的润滑状况至关重要,润滑油直接影响滚动轴承的接触状态.为分析角接触球轴承的润滑状况以及考虑润滑时轴承的机械特性,基于有限元和晶格玻尔兹曼方法,建立了双向流固耦合轴承仿真模型,对角接触球轴承进行动力学有限元仿真和润滑流体仿真,并与轴承拟静力学理论计算结果进行对比,验证模型的准确性.分析结果表明,保...     

初始状态对径向滑动轴承热瞬态过程的影响

研究了径向滑动轴承在阶跃载荷扰动下的瞬态绝热行为.通过对轴承油膜压力、温度和各组成部分的动力学参数进行建摸,应用数值方法对模型求解.获得了大栽荷扰动工况下径向滑动轴承热瞬态运动参数的非线性响应.在此基础上讨论了初始稳态压力和转速对轴承热瞬态过程的影响.     

Vibration and crack detection of a rotor with speed-dependent bearings

The vibration of a shaft-disk rotor containing a transverse crack and supported by speed-dependent bearings is investigated. With crack released energy, the flexibility due to crack is first evaluated. An energy principle in conjunction with the assumed-mode method follow to yield the discrete equations of motion of periodic, time-varying coefficients From the FFT analysis of the displacement responses, the two-times shaft speed component (2Ω) is extracted and serves as a good index to detect the crack location and depth. Response amplitudes to the variations of crack depth and crack location are then discussed and a technique of crack identification is introduced with the aid of response contour maps of two sensing probes.     

单磁铁的静态磁场和悬浮力分析

以上海TR高速磁悬浮列车为分析对象,用ANSYS软件建立单磁铁模型,对其额定工况进行了静态磁场分析,着重分析了励磁电流和气隙高度的变化对悬浮力的影响,为悬浮电磁铁优化设计和磁浮列车的静止悬浮稳定性控制提供了依据。最后,通过电磁铁组合模型的静态磁场分析,证明了单磁铁分析结果的准确性。     

复合轴向力加载装置设计与力控制

为满足航空发动机主轴承试验对轴承精确稳定轴向载荷的需求,分析了复合作用于试验轴系的预压紧弹簧力和液压力的设计原理,设计了具有内置微型力传感器的复合轴向力加载装置,基于抗扰控制理论设计扩张状态观测器对反馈信息进行观测,并结合非线性PID控制器制定复合轴向力控制策略.在航空发动机主轴承双转子试验机上开展应用,试验结果表明:...     

磁悬浮球形主动关节机理与控制策略研究

提出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,从关节定子和转子之间的气隙磁能着手,即根据气隙磁能建立主动关节的机电能量转换关系,推导出了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,通过位移传感器检测转子的偏移信号,经过滤波、放大及悬浮控制器等环节的处理变换成电流信号,反馈到绕组控制输入端与输入的转矩电流进行叠加以改变定子绕组中电流的大小,从而实现了对球形主动关节旋转与悬浮的精确控制,并提出了对其的综合控制策略及控制原理。     

扭振对轴承受力及整机噪声影响的研究

针对曲轴扭转振动与整机辐射噪声问题,以某直列四缸发动机曲轴系统为研究对象,基于AVL Excite软件,在匹配扭振减振器(torsional vibration damper,TVD)与不匹配TVD两种情况下,采用弹性流体动力学模型轴承计算模型研究了曲轴扭振对机体所受激励与轴瓦表面压力分布的影响;并且在两种情况下,分别对曲轴扭振与车内噪声进行了试验测试,测试与主观评价表明,匹配TVD情况下曲轴扭振幅值降低,车内原有异响声明显改善。研究分析结果表明,扭振会使得曲轴模态频率附近范围内机体所受激励幅值增加,改变轴瓦表面载荷的幅值与分布规律,导致发动机乃至整车产生异响。     

HIPSN轴承套圈内表面磨削力的测试与分析

采用树脂结合剂金刚石砂轮对热等静压氮化硅(HIPSN)陶瓷轴承套圈的内表面磨削,通过磨削力的测定以及磨削力比和比磨削能的计算,分析陶瓷材料的去除机理.该试验中陶瓷材料的去除机理以脆性去除为主并伴随有塑性去除;减小径向进给速度、提高工件转速可以增加切向磨削力,增加塑性去除,改善磨削表面质量.     

基于SolidWorks的深沟球轴承的三维建模与仿真分析

针对具体实例,利用Solid Works三维设计软件,结合Toolbox插件,导出型号为6003的深沟球轴承三维模型。利用Simulation插件对深沟球轴承进行应力应变仿真分析以及疲劳分析,并与实际情况进行比较,验证仿真分析的正确性。     

关节轴承引裂力的分析计算

外圈单开缝关节轴承在引裂过程中,外圈的结构尺寸与引裂力存在着一定的关系。利用平面曲杆的理论,推导出所需要的最小引裂力计算公式,为油压机选型提供计算依据。结果表明：当引裂力与断裂截面平行且引裂槽位于断裂截面内侧边缘处,所需引裂力最小。     

考虑界面滑移和惯性力效应的水润滑轴承润滑性能分析

针对界面滑移和惯性力效应对水润滑轴承润滑性能的影响展开研究。推导综合考虑界面滑移和惯性力效应的修正雷诺方程,采用有限差分法求解研究轴承润滑机制,给出界面滑移和惯性力效应对水膜压力、承载力和摩擦因数的影响规律。针对某实际轴承分别采用提出的模型和有限元法进行润滑性能计算,二者结果吻合较好。研究结果表明：界面滑移和惯性力效应不改变润滑性能参数随偏心率变化趋势,界面滑移降低了润滑性能参数的数值大小,最大降幅5%左右,惯性力效应则略微增大其数值,最大增幅小于1%;相比于界面滑移,惯性力对润滑性能的影响较小,几乎可以忽略。研究结果对水润滑轴承的设计与计算具有一定的指导意义。