谐波力矩和辊系偏心影响下轧机水平振动研究

考虑谐波力矩和轧辊偏心的影响，建立了工作辊水平振动的动力学模型。采用多尺度近似解析法得到了在谐波力矩和轧辊偏心影响下工作辊水平方向的主共振、超谐波共振和亚谐波共振的幅频特性方程，分析了阻尼系数、轧制力非线性系数以及谐波力矩变化下系统的幅频特性。结果表明：系统阻尼系数的增大会使幅频特性曲线的幅值和共振区域变小；随着轧制力非线性系数和谐波力矩的增大，幅频特性曲线的曲率和幅值增大，系统的稳定性降低。最后，对模型进行数值求解，并通过相轨迹和分岔混沌图等方法分析了谐波力矩和辊系偏心影响下系统的运动规律，发现谐波力矩和轧辊偏心力共同作用时会导致工作辊在水平方向上的混沌运动范围增大，使系统更容易出现失稳现象。通过将模型的数值解与近似解对比，进一步验证了谐波力矩和轧辊偏心力会降低工作辊运行的稳定性。研究结果为稳定工作辊的运行提供了一定的理论依据。     

电磁平衡头自锁力矩随永磁体参数变化规律研究

电磁平衡头自锁力矩具有驱动和自锁作用,其评价指标分别为自锁力矩一个步距角内做功和自锁力矩峰值。在保持齿盘参数不变的前提下,通过建立平衡头自锁磁路的三维模型,基于Ansoft Maxwell-3D瞬态求解器,采用有限元分析方法,研究不同永磁体数量、材料、形状和位置参数下自锁力矩峰值、做功及其比值的变化规律。结果表明:自锁力矩峰值、整周期做功随永磁体数量、长度、直径的增加而增加,随气隙增加而减小,随偏心率变化呈抛物线改变;峰功比在磁路轴向投影不变时近似为常数0.34,在永磁体数量变化时近似为0.31,随永磁体直径的增加呈指数减小。     

采用磁流体的伺服阀力矩马达静态试验研究

磁流体具有较大的磁导率,而且在外加磁场作用下具有较大的磁化强度,利用磁流体的这些特点,通过在伺服阀力矩马达的工作气隙中添加磁流体,从而达到改善力矩马达性能的目的.本文分析了采用磁流体的射流管伺服阀中力矩马达的结构及工作原理,对力矩马达的静态特性进行了试验研究,介绍了试验原理,得到了相应的试验结果.     

基于操作力矩的三偏心蝶阀动作特性研究

针对三偏心蝶阀开阀过程中易出现阀轴运动不平稳、卡涩故障等问题，基于三偏心蝶阀研究操作力矩及其动作特性。利用有限元仿真软件Fluent对三偏心蝶阀不同开度与压差下的内部流场状态、动水力矩及其系数进行模拟计算，并通过实验验证仿真结果的准确性；利用三偏心蝶阀操作力矩计算公式对实验阀门进行数值计算，分析动作过程中操作扭矩随开度的变化；最后利用仿真平台AMESim对单作用气动执行器系统进行建模，分析操作力矩对开阀动作时间及蝶板稳定性的影响。结果表明：随着压差的增加，动水力矩的最大值向小开度偏移，在60°～75°开度区间达到最大值；蝶阀的压差越大，阀轴动作时间越长且越不稳定，0.1、0.3 MPa压差下三偏心蝶阀动作时间分别增加了4.4%、10.7%;增加气缸直径、弹簧刚度可增加动作的稳定性。     

采用混合算法优化的3?P RRR并联冗余机械手驱动力矩研究

为了降低平面3-PRRR并联冗余机械手驱动力矩,提高机械手运动平台运动的稳定性,采用混合算法优化机械手运动参数,并对驱动力矩进行仿真验证。针对传统非冗余机械手驱动系统进行改进,给出了平面3-PRRR并联冗余机械手简图,设计了冗余机械手驱动系统,采用雅克比矩阵对冗余机械手运动平台运动轨迹进行转换,推导出冗余机械手3个分支闭环运动轨迹方程式。引用粒子群算法并进行改进,添加了遗传算法中交叉和变异操作,设计出了混合粒子群算法。采用混合算法优化冗余机械手运动参数,通过MATLAB软件对冗余机械手3个分支驱动力矩变化进行仿真,与优化前进行对比。结果显示:优化前,平面3-PRRR并联冗余机械手驱动力矩较大,整体波动幅度较大;优化后,平面3-PRRR并联冗余机械手驱动力矩较小,整体波动幅度较小。采用混合算法优化平面3-PRRR并联冗余机械手运动参数,可以降低机械手驱动力矩,减少冗余机械手运动系统能量消耗。     

基于AFS/DYC的底盘稳定性协调控制研究

建立了基于Dugoff轮胎模型的七自由度整车模型及线性二自由度参考模型.利用轮胎负荷率与侧向加速度对车辆状态进行识别,设计了基于前轮主动转向与直接横摆力矩控制的底盘稳定性协调控制系统.引入附加横摆力矩分配系数对各子系统的工作状态进行决策并实现其介入程度的实时分配.以单移线工况对协调控制系统在高低附着两种路面情况下进行了仿真分析.结果表明:该控制系统在两种路面情况下控制效果良好.     

新式旋转阀芯液压阀低压工作条件下转动力矩

介绍一种新式旋转阀芯液压阀的结构和工作原理,并对阀芯低压工作条件下受力在理论上进行分析。应用ANSYS软件对阀芯进行CFD分析,获得了低压工作条件下内部流场的特征,在理论上计算了阀芯工作力矩。通过实验研究获得了低压工作条件下阀芯在不同开口度和压力下的工作力矩,验证了CFD分析结果。转动力矩分析结果说明该型旋转阀芯液压阀低压工作条件下结构简单、稳定,转动力矩较小,控制灵活,选择合适的电机及控制方法可以对阀口开度实现灵活控制,满足液压系统实际需要。     

电液负载模拟器力矩控制伺服系统不确定性的分析研究

电液力矩伺服控制系统常用于电液负载模拟器（EHLS）以模拟航空动力铰链力矩,从而实现对目标的动态加载。由于系统存在不确定性和非线性因素,影响了系统的控制性能和稳定性。本文通过对电液负载模拟器系统模型的分析,详细论述了造成系统不确定性的原因。同时针对参数不确定性、模型不确定性及强外干扰产生的不确定性进行了仿真研究。仿真结果明确了各种不确定性对该类系统的影响程度,为采用相应的控制策略以消除多余力矩、提高系统性能提供了理论依据。     

电磁超声横波换能器中永磁体的建模与优化

为提高电磁超声横波换能器的换能效率,利用有限元仿真软件COMSOL Multiphysics计算电磁超声横波换能器中永磁体产生的磁场强度,得到磁场的分布规律,对永磁体从长度、宽度和厚度三个方面进行了优化,以指导电磁超声横波换能器结构的设计。研究表明,永磁体产生的磁场强度明显大于蝶形线圈产生的磁场,在考虑电磁超声横波换能器时,可忽略蝶形线圈产生的磁场的影响;永磁体厚度对换能器效率有明显影响,当厚度增大,磁场强度增强,但趋势逐渐减缓;永磁体宽度和长度的设计不存在固定的比例准则,需要根据线圈的实际尺寸参数进行设计。     

主传动系统对四辊轧机工作辊稳定性的影响

本文首次提出了主传统系统对四辊轧机工作辊稳定性影响的概念。通过对万向接轴进行受力分析，建立了附加力矩计算公式，将万向接轴的附加力矩引入辊系的受力模型后，分析了正反向轧制时工作辊两端的受力情况，最终建立了考虑接轴附加力矩时的工作辊临界偏移公式。结果表明，接轴附加力矩对工作辊水平摆转及稳定性的影响不容忽视。     

导体铜套开槽筒式永磁联轴器的设计与研究

研究齿槽转矩产生的机制,利用有限元电磁仿真软件Ansoft Maxwell建立永磁联轴器二维模型,分析导体铜套开槽筒式永磁联轴器输出转矩提高和转矩波动范围增大的原因。依据齿槽转矩产生机制,进一步分析开槽数量与磁极数的关系对齿槽转矩的影响规律,还通过仿真得到不同槽宽占空比、永磁体占空比条件下PMC的齿槽转矩和输出转矩特性曲线,给出削弱齿槽转矩、提高输出转矩并减小转矩波动的参数优化方法,为永磁联轴器的设计应用提供一定的理论参考。     

行星式永磁体磁流变传动装置的传动特性研究

对行星式永磁体磁流变传动装置进行了传动特性分析。传动装置采用圆筒型工作结构且励磁源设置为永磁体内置式,装置内部设置有可以自由旋转的磁管套组结构,增大了装置的输出转矩能力且传动特性稳定可靠,建立模型分析MRTD装置的输出转矩值的影响因素,研制了磁流变传动装置样机,并对样机进行了调速特性和调矩特性的测试。结果表明:该装置能有效传递扭矩,能有效调节滑差转速,通过控制内部磁场强弱进而调节输出转速大小。     

定子齿开槽对六相电机齿槽转矩的影响

针对六相永磁电机齿槽转矩过高引起振动和噪声问题,以一台12槽10极表贴式永磁电机为例,提出一种在定子齿开辅助槽的方法降低齿槽转矩。分析永磁电机齿槽转矩的工作原理,推导出齿槽转矩与开槽结构的解析关系;对定子齿开槽方法进行设计,进一步对辅助槽位置、数量和尺寸进行分析和优化;对开槽前后电机进行有限元仿真分析,并与初始电机进行性能对比。结果表明：定子齿开辅助槽对于抑制齿槽转矩有着显著作用,最大可减小约91.8%。结果验证了该方法的可行性和有效性。     

机器人关节永磁同步电机结构多目标优化

为提高机器人关节用无框永磁同步电机效率、减小齿槽转矩和转矩脉动,通过能量法推导出电机齿槽转矩解析式,确定影响电机转矩性能的4个重要参数：气隙长度、永磁体厚度、永磁体极弧系数、定子槽口宽度,并使用有限元方法分析各个参数对齿槽转矩的影响。基于响应面方法和多目标遗传算法,建立响应面回归模型,以提高电机效率和降低齿槽转矩为目标,得到永磁同步电机的帕累托前沿。最后根据约束条件和设计目标选择最优解,并利用有限元分析对初始方案和优化后方案进行对比分析。结果表明：该多目标优化方法可以设计出兼顾高效率和低齿槽转矩的目标电机。     

基于扩展电压矢量的永磁同步电机模型预测转矩控制

基于永磁同步电机直接转矩控制方法电压矢量选择区域,结合不同幅值和相位的电压矢量变化时对磁链和转矩的影响规律,在电压矢量的4个选择区域扩展多个电压矢量。同时根据不同转矩磁链增减要求,选择合适的电压矢量组。最后使用可变权重系数的模型预测控制选择最优矢量。仿真结果表明:通过使用扩展的电压矢量,PMSM直接转矩控制运行良好,磁链和转矩控制均符合要求,转矩波动较小,转速曲线响应迅速且波动较小,定子磁链为理想圆。     

一种永磁同步电主轴转矩脉动和电磁力波的抑制方法

针对磁极为平行充磁且两边平行的表面式永磁同步电主轴存在转矩脉动和径向电磁力波的问题,提出一种磁极结构优化方法以抑制转矩脉动和径向电磁力波。基于等效面电流法建立磁极表面半径为任意值的永磁同步电主轴转子气隙磁场的解析模型;综合研究转子气隙磁场对定子开槽电主轴转矩脉动、径向电磁力波的影响;在最小气隙长度不变的前提下,确立优化目标(气隙磁通密度的谐波和幅值),并通过迭代计算的方式得到满足不同优化目标的永磁体磁极结构方案(方案一结构和方案二结构);最后,通过有限元法验证转子气隙磁场解析模型的有效性,并对原结构电主轴、方案一结构电主轴和方案二结构电主轴的转子气隙磁场谐波、转矩脉动、齿槽转矩、平均转矩和径向电磁力波进行对比分析。结果表明:该优化方法可以得到满足不同优化目标的永磁体磁极结构方案,实现原电主轴指定阶次磁通密度谐波、转矩脉动和径向电磁力波的综合抑制。     

大小磁极分布对永磁同步电主轴齿槽转矩脉动的影响

永磁同步电主轴在数控机床领域中应用越来越广泛,为了保证其精度,需降低齿槽转矩。针对永磁同步电主轴大小磁极不同个数和不同安装位置对齿槽转矩脉动的影响进行了研究。在阐述齿槽转矩产生机制和削弱方法的基础上,建立了永磁同步电主轴运动电磁场有限元模型,分别对永磁同步电主轴大小磁极的不同个数和不同安装位置的齿槽转矩进行了仿真。最后,利用MATLAB对仿真所得的数据进行计算、分析和对比。结果表明:适当的大小磁极个数和安装位置可有效地削弱永磁同步电主轴的齿槽转矩脉动。     

基于改进交叉耦合的多永磁同步电机速度同步控制

为减少多永磁同步电机在启动过程中的同步误差并降低电机的启动时间,以传统的交叉耦合控制结构为基础,结合模糊自调整滤波器和新型同步补偿器,提出基于改进交叉耦合的多永磁同步电机速度控制方法,即通过模式选择器对模糊控制器进行工作模式的切换,同时在不同的额定速度和负载转矩下自动调整各电机的软化系数,使各电机在启动过程中遵循软化转速轨迹;通过设计同步补偿器实现相位超前,进而降低同步误差并缩短电机调整时间。最后基于永磁同步电机调速控制平台进行了仿真对比验证。结果表明：在电机负载启动与稳态突变阶段,相比传统的控制结构,改进的交叉耦合控制结构的最大同步误差分别降低了55%和25.7%,速度调整时间同比减少了23%和39%,有效提高了系统的同步性能和动态响应能力。     

分裂齿集中绕组永磁游标电机电磁转矩特性分析

为了研究分裂齿集中绕组永磁游标电机(PMVM)的电磁转矩特性,基于磁场调制原理建立PMVM的磁动势磁导模型,给出永磁体和电枢绕组单独作用下气隙磁密谐波的次数和转速表达式,分析产生平均转矩和转矩脉动的谐波次数。采用麦克斯韦应力张量法计算各主次谐波产生转矩的大小,确定各主次谐波对电磁转矩的影响。通过有限元分析对结果进行了验证。结果表明：PMVM的电磁平均转矩绝大部分由16次谐波产生,占比98.83%,转矩脉动主要由16、34、48次谐波产生,占比52.29%。PMVM电磁平均转矩的来源主要为永磁体产生的气隙磁密基波,因此可改变永磁体的用量和形状增大其产生的气隙磁密基波以提升PMVM电磁转矩性能。     

基于自适应扰动和改进趋近律的永磁同步电机滑模调速系统

针对永磁同步电机突然加入负载时存在的转速波动和不稳定问题,提出一种基于自适应扰动和新型趋近律的滑模速度控制方法。在趋近律内引入系统状态变量,同时改进趋近律内的数学关系,从而提高系统趋近速度的自适应调节能力,达到提升系统综合性能的目的;利用李雅普诺夫稳定性判据进行反推,对负载转矩进行了自适应估计,使得文中控制策略满足李雅普诺夫稳定判据的同时,降低了外部负载对电机转速的影响。最后,在Simulink环境下将文中控制策略与传统滑模控制策略进行对比。仿真结果表明：采用文中控制方法的系统响应更快、抑制系统抖振的能力更强,此方法能够有效地提高系统的综合性能,实现更稳定的转速控制。