磁致伸缩薄膜动态驱动特性的研究

提出一种新的磁致伸缩薄膜动态驱动特性的研究方法,其原理是以磁致伸缩薄膜复合梁的等效形变为基础,将磁致伸缩驱动应力转换为等效驱动力矩,建立磁致伸缩薄膜的强迫振动动态模型,通过受迫振动理论来研究磁致伸缩薄膜的动态特性。对该模型进行了仿真计算和试验验证,表明该模型可以描述磁致伸缩薄膜的动态行为。该方法对薄膜驱动器的运动分析与结构优化。最终实现基于磁场自感知的超磁致伸缩薄膜驱动器的闭环控制具有参考意义。     

超磁致伸缩换能器的建模方法

超磁致伸缩换能器工作的同时受到机械力场和电磁场的双重作用,特性必然受机械结构参数和电源特性的双重影响,为寻找最佳的机械结构参数和电源特性参数,必须建模研究。本文讨论了超磁致伸缩换能器的建模方法,为换能器的设计、研究提供借鉴。     

基于有限元理论的磁阀式可控电抗器谐波分析方法研究

提出了单级磁阀可控电抗器BH曲线的分段线性模型,采用基于电磁场分析理论以及有限元分析软件ANSYS,建立了一个精确2D磁阀式可控电抗器的场路耦合模型的原型,研究MCR的总谐波畸变率(THD)与其容量之间的关系。与常规采用Matlab方法相比,提出的方法更接近理论值和实验值。     

超磁致伸缩体内涡流效应有限元分析

为补偿涡流效应产生的温度与反相磁场对超磁致伸缩微位移驱动体位移输出造成的非线性,从电磁场基本原理出发,推导了超磁致伸缩驱动器内的涡流分布和大小的数学模型。利用伽辽金加权余量法和牛顿-拉夫逊迭代法得到涡流效应数学模型的解析公式。通过解析公式分析超磁致伸缩驱动器内驱动体横截面上的电磁场分布,进而得到驱动体上各部分涡流大小及分布与输入电流频率增加的对应关系。当输入频率大于1 kHz时,涡流有限元模型计算得到的涡流导致磁场损耗量与实测磁场强度相差约4.6 mT,表明此模型可以对超磁致伸缩驱动体内的涡流损耗进行有效的补偿。     

电动汽车内置式永磁同步电机转子温度在线估计

实现电动汽车车用永磁同步电机转子温度的在线监测不仅对保证电机的正常运行至关重要,同时还能增加电机峰值转矩持续时间,最大限度的发挥电机工作潜能。因此在磁-热双向耦合思想的基础上,提出具体的用于估计车用内置式永磁同步电机(Built-in permanent magnet synchronous motor,IPMSM)转子温度的磁-热双向耦合技术路线。首先,在传统的电机集中参数模型的基础上,建立考虑电机温度影响的集中参数电磁模型;然后,根据IPMSM材料的电阻、磁密、电导率等的温度特性建立考虑电机温度影响的电机损耗模型。最后,根据传热学原理和电机损耗分布对电机进行节点划分,建立IPMSM的等效热网络模型,并利用粒子群优化算法对热网络模型中的热力参数进行辨识。联合电磁模型、损耗模型与等效热网络模型构成磁-热双向耦合转子温度在线估计模型,实现对电机转子温度的快速在线估计。通过不同环境温度和不同工况下的台架试验与实车路试验验证转子温度估计模型的准确性,试验结果表明,所提出的转子温度估计模型具有较高的估计精度,转子温度估计误差均在±3℃以内,可更大程度地提高转子温度阈值,延长峰值转矩持续时间,提...     

超磁致伸缩换能器的建模方法

超磁致伸缩抉能器工作时同时受机械力场和电磁场的双重作用．特性必然受机械结构参数和电源特性的双重影响,为寻找最佳的机械结构参数和电源特性参数．必须建模研究。讨论超磁致伸缩换能器的建模方法,为换能器的设计、研究提供借鉴。     

内置式永磁同步电机气隙磁密与漏磁解析计算

为了分析转子具有隔磁桥的内置式永磁同步电机的空载气隙磁场,基于改进等效磁网络法进行了气隙磁密与漏磁解析计算。考虑到隔磁桥造成的磁路变化,分别计算了相邻两永磁体磁路等效磁阻、永磁体端部磁路等效磁阻、永磁体自身磁阻与主磁通和漏磁通。针对原有气隙磁阻引入了卡特系数,计算了定子开槽影响的等效气隙长度,进而计算出一个定子齿下的相对气隙磁导函数。用改进等效磁网络法分析了电机空载作用下的气隙磁场,并与有限元法计算结果进行了对比,验证了改进等效磁网络算法的准确性。     

基于ANSYS电机定子绕组热模型等效方法的分析研究

根据电机绕组实际分布规律,建立了电机绕组两种等效模型,同时运用ANSYS有限元分析软件分别对该两种等效模型进行温升分析研究,并通过温升实验研究来得出两种等效模型中较为合理的绕组热模型。该绕组模型等效方法的得出为永磁电机有限元分析模型合理性建立有一定的参考意义。     

基于卡尔曼滤波器的等效复合控制技术研究

等效复合控制技术是一种比较理想的高精度跟踪技术手段。阐述了复合控制及等效复合控制技术的基本原理,分析了机动目标的随机加速度模型,给出了卡尔曼滤波预测算法的实现过程,并在假定目标满足随机加速度模型的基础上,建立了基于卡尔曼预测滤波技术的光电经纬仪的等效复合控制系统。针对脱靶量滞后问题,提出了一种人为将编码器延迟再和脱靶量合成,而后采用卡尔曼滤波进行外推来克服该问题对系统影响的新方法。仿真结果表明,所建立的等效复合控制系统,可以对60°sin0.573 t的等效正弦目标达到0.2'的跟踪精度,相对于传统的速度滞后补偿方法,精度提高了10倍。最后实验验证了等效复合控制系统的有效性。     

磁齿轮啮合型双转子电机建模及控制器设计

磁齿轮啮合双转子永磁电机将永磁电机结构与磁力齿轮结构融合,可以实现低转速大转矩输出,对于提高电机的运行效率和转矩密度开辟了崭新的思路。但是,这类元件的机电动力学建模以及高性能控制却是个亟待解决的问题。文章旨在建立磁啮合电机的机电耦合动力学解析模型,掌握控制器参数对驱动系统性能的影响规律。从电机运行原理出发,将磁啮合电机的电枢-高速转子部分等效为永磁同步电机子模型,而磁力齿轮部分等效为具有弹性相互作用的双转子动力学子模型,两部分通过高速转子转速相结合。在MATLAB/Simulink中建立了磁啮合电机数值模型,同时使用PID控制对整个系统进行调控。利用PID参数整定方法,对控制器系统的性能进行仿真和优化。仿真结果表明,虽然系统存在非线性和耦合问题,但是整定后的PID控制可以使系统对输入信号进行良好跟踪,系统能够达到较好的综合性能指标。     

有限元法计算异步电机不同转速的等值电路参数

提出一种能够精确计算异步电机等值电路参数及其稳态性能的方法,该方法基于场路耦合的伪静止复数涡流有限元模型,铁芯饱和以及集肤效应直接在场中计及,不须考虑转子的转动,利用不同滑差时的磁场分析结果就能计算相应的等值电路参数,诸如端环,斜槽等三维效应可以通过传统的方法加以考虑。实验结果证明了该方法的有效性。     

PTFE唇形密封结构优化方法研究

基于参数化建模和神经网络技术提出一种PTFE双唇形油封结构的优化方法。以密封唇唇厚及唇尖坐标作为设计变量,建立双唇形油封的参数化模型,通过拉丁超立方抽样与有限元方法开展试验设计,引入神经网络拟合代理模型近似代替目标函数,综合分析各设计变量对接触压力、径向力及等效应力的影响;以接触压力最大,等效应力和径向力最小为优化目标,采用优化算法在设计空间内寻优,建立双唇形密封结构优化设计的数学模型。结果表明：优化后的唇封结构最大接触压力增大了6.3%,且接触压力分布更符合良好密封的要求;密封唇最大等效应力和最大径向力均有明显减小,提高了油封的可靠性。唇形油封性能的改善证实了优化方法的有效性。     

基于电路网络法的齿轮泵建模

电路网络法建模是一种通过观察电路图并利用相应的方法就可快速写出系统传递函数形式的数学模型。文中通过将齿轮泵的功率键合图模型转化为等效电路图的形式，利用电路网络法直接写出齿轮泵的传递函数。通过实际的推导证明此种方法快捷、简明。     

转子绕组短路故障下不平衡电磁力计算方法

通过建立发电机有限元分析模型,得到故障下发电机内部磁力线走势、发电机气隙磁通密度的变化以及短路位置、短路匝数和励磁电流对转子不平衡电磁力的影响。对工程实际中常用的等效磁通法和磁势叠加法进行了分析比较,同时改进了现有的等效磁通计算方法。将两种方法不平衡电磁力的计算结果与有限元方法结果进行比较,指出了结果存在差异的原因。     

心脏磁场强度检测信号的频域空间滤波法

目前，与人体无接触的多通道高温超导量子干涉器能够记录人体心脏表面的磁场强度，在发达国家，相关技术已经被用于临床诊断心肌缺血等疾病。本文利用心脏麟场单磁偶极子模型研究了心脏磁场强度捡测信号的频域空间滤波法。由于心脏磁场呈空间分布，对心脏表面多通道检测信号整体滤波可以参考相关信息。我们用心脏磁场模型的数据分别加5％，10％和20％的高斯白噪声来模拟爱环境噪声影响的检测数据。基于二维频域变换的思想，对心磁信号按行和列进行了空间滤波，并通过数字仿真，计算和比较了滤波前后心磁信号的信噪比（SNR）与拟和优度（GOF），从而验证了这种信号预处理方法的有效性。     

机械转动系统的网络法建模

电路网络法建模可以通过看电路图直接写出其传递函数形式的数学模型,键图法可以很容易地将机械转动系统的键图绘制出来。本文将电路网络法以键图为中介推广应用到机械转动系统中去,即将机械转动系统绘制成键图,然后将该键图转换成等效的电路图,再根据电路网络法直接写出其传递函数形式的数学模型。实例推导证明本方法比较简单、快速、直观。     

适应环境刚度、阻尼参数未知或变化的机器人阻抗控制方法

针对机器人阻抗控制在实际应用中其性能受环境的阻尼、刚度参数未知或变化影响的问题,提出了一种机器人自适应阻抗控制方法。在定义机器人阻抗控制性能指标的基础上结合阻抗模型刚度变化的几何表示,给出了阻抗模型刚度参数初值计算方法,提出了基于人工神经网络的环境等效刚度在线估计方法,并结合二阶系统临界阻尼条件计算阻抗模型阻尼参数初值。机器人力控制实验结果验证了该方法较已有的机器人阻抗控制方法在参考轨迹平滑性、力控制稳定性和易于工程实践方面有一定的优势。     

基于电化学阻抗谱的锂离子电池等效电路模型参数辨识方法

针对常用的等效电路模型参数辨识软件在使用时需用户多次手动调整初始参数,不利于阻抗谱车载应用的问题,提出了一种无干预的等效电路模型参数辨识方法。根据电化学阻抗谱各特征成分与等效电路模型不同电路环节相对应的规律,通过分段拟合的方法自适应地获取阻抗谱拟合的初值,进而实现了等效电路模型参数辨识。通过解析不同老化状态、荷电状态、温度下的阻抗谱,发现该方法与常用参数辨识软件的结果保持一致,从而为阻抗谱在线应用提供了基础。     

胶囊机器人磁驱动力建模与测量

可吞式无线磁驱胶囊机器人在胃肠道内的诊疗效果与机器人受到的外部磁驱动力密切相关。本文建立了外部磁驱动力的理论模型,基于等效磁荷模型推导了两径向充磁环形永磁体相互作用的数学表达式,采用自适应递归式计算方法开展了数值计算。此外,发展了环形永磁体间磁力实时测量方法,并开发了磁力-间距同步测量仪器开展实验研究,且建立了3D环形永磁体有限元仿真模型。实验测量磁力-间距关系曲线与理论计算和有限元仿真结果吻合较好,误差小于4%,验证了理论模型和有限元仿真模型的准确性和可靠性。通过参数分析,揭示了胶囊机器人内置永磁体长度、厚度和体积对磁力的影响规律。研究结果为精准驱动胶囊机器人在胃肠道内运动奠定了理论基础。     

基于灰色BP神经网络的质心数据处理方法

为减小传感器的随机误差对三点支撑小型农业机质心测试系统质心高度数据的影响,同时提高质心高度的测试效率和安全性,对该类测试系统在有限次、小角度条件下测试获得质心高度的数据处理方法进行了研究。提出灰色GM(1,1)模型与BP神经网络相结合的灰色BP神经网络模型的构建方法,采用该方法构建的预测模型,对质心高度测试获得的数据进行处理可以获得较高精度的质心高度数据,并搭建了小型试验台对预测模型进行验证。结果表明,采用该方法构建的质心高度预测模型得到的质心高度数据相对误差为0.759%。