电机波动力矩的重复学习控制补偿

为较好地解决伺服系统的低速抖动问题,研究了重复学习控制方法抑制电机波动力矩等非线性干扰,以提高系统的低速平稳性问题。在讨论电机波动力矩成因的基础上,重点研究了电机齿槽效应引起的电机力矩波动的理论模型、量值大小等问题,并在模型转台上进行了实验测试。实验结果表明了理论分析的正确性,并证明了电机波动力矩的周期性。根据上述结论,引用重复学习控制来抑制这种周期性干扰,介绍了带有低通滤波器和前馈滤波器的改进型重复学习控制器的设计方法,设计了实际的控制系统。对采用重复学习控制的伺服系统进行正弦跟踪实验测试,结果说明,重复学习控制较好地补偿了低速或零速附近的系统死区特性,系统的跟踪误差最大值为0.72″。     

电磁调制非接触式压电电机输出特性

提出了一种电磁调制非接触式压电电机,实现定、转子非接触耦合传动,具有结构可靠、运行稳定及控制方便的特点.首先,推导了驱动机构输出角位移方程、电磁调制非接触压电电机静、动态电磁力矩方程;其次,分析了电机的结构参数和激励信号参数对输出角位移和电磁力矩输出性能的影响规律;最后,制作样机并进行性能测试,通过理论计算输出力矩和实...     

四轮移动机器人直线运动下的力矩优化控制

基于连续切换轮的四轮驱动移动机器人由于其结构的特殊性,运动时四轮相互挤压,单轮输出力矩波动大,导致出现电机连接件机械磨损加剧、能耗增加等现象。针对此类问题,根据轮子与车体的运动学和动力学关系,提出同时控制车体速度与单轮输出力矩的双闭环控制方法。理论分析及实验对比表明,采用该控制方法,移动机器人沿八个特定方向做直线运动时,单轮输出力矩波动小,车体能量利用率及稳定性均有不同程度的提高。     

方波电源电机研究

本文主要阐明方波电源电机输出力矩比正弦波电源电机输出力矩大的机理和实践应用效果,给出了方波电源的实现方法,并指出方波电源电机具有一定推广应用价值。     

一种用于高旋稳定弹药的超声电机调速系统

针对高旋转制导弹药平台的固定式鸭舵控制,提出了一种旋转型行波超声电机驱动进给机构的制动方式和舵机调速系统,搭建了舵机性能测试试验平台并获得了良好的速度控制性能。首先,采用库伦加黏性摩擦理论建立了超声电机驱动的制动盘和旋转盘之间的摩擦制动模型,综合考虑超声电机的机械负载特性,计算了制动盘对旋转盘产生的摩擦力矩,得到了旋转盘(外壁设计有舵翼)的转速输出方程;其次,结合试验与仿真分析,测定了结构的阻尼系数;最后,通过试验验证了基于超声电机作动制动模型的正确性,测量了舵机的速度控制曲线,引入速度波动率来衡量速度控制效果。试验表明,舵机速度调控响应时间小于150ms,速度波动率能够控制在10%以内。     

直流力矩电机力矩波动的自适应补偿控制

为解决伺服系统在低速状态下其电机力矩波动影响速度稳定性的问题,提出了一种基于自适应补偿的控制策略。从电机结构出发,分析了电机力矩波动产生的机理,建立了力矩波动的数学模型,提出了基于鲁棒自适应的控制策略。系统控制器由两部分组成:超前-滞后校正用于保证系统的名义稳定性和鲁棒性;自适应补偿控制则采用最小二乘法在线辨识力矩波动,并给予自适应补偿。实验结果显示:与仅使用超前-滞后方法相比,当采用自适应补偿时,速度波动的峰-峰值由4.21%下降到1.77%,均方根值由0.97%下降为0.39%,得到的结果说明提出的方法能够有效降低电机力矩波动对速度稳定度的不利影响。     

三轴惯导测试转台的交叉耦合问题及对策

从三轴惯导测试转台的结构入手,分析了三轴惯导测试转台的交叉耦合问题产生原因:当三轴作同时摇摆和速率状态时,系统将存在一种不确定的非线性强耦合,如三轴同时转动时的惯量耦合,三轴处于非正交情况下的框架之间的动态耦合.这些都直接影响到系统的稳定性,从而难以保证系统稳态和动态性能.对于轴系之间的惯量交叉耦合和框架间的动态耦合问题,其实质是系统中的力矩变化对系统的影响,最终反映在执行电机上的就是要求对电机的输出力矩进行补偿设计;根据对问题的分析进而提出了减小交叉耦合的方法:控制系统采用状态观测器和反馈增益矩阵组合在一起,组成输出反馈系统中的动态补偿器的方案.     

端面摇摆式微型电机研究

提出了一种低速大力矩的微型电磁电机——端面摇摆式微型电磁电机。其工作原理为：在旋转电磁力的作用下,电机锥形转子在定子的内锥面上作纯滚动,从而产生输出轴的转动。我们采用精密机械的精细加工技术制作了外径为Φ5mm电机样机。经测试,其转速范围为20-860r/min,扭矩输出大于10μNm.实验结果表明,这种微型电机在相同的输入功率下,比同体积的其他电机有更大的力矩输出,因此具有广泛的应用前景。     

小型力矩电机波动力矩的测量

综合考虑现有无刷直流力矩电机波动力矩动静态测量方法的不足,提出了一种精确测量力矩电机波动力矩的方法。分析了力矩电机波动力矩经典测量方法的误差来源,根据力矩电机分体式的结构特点和可以长期堵转的性能特点,提出了采用电机定子相对转子旋转测量波动力矩的方法。在力矩电机转子堵转的状态下,通过外力旋转定子,测量电机堵转力矩的波动值,从而有效减少测量过程中惯性力矩和摩擦力矩引入的误差。根据提出的测量方法搭建了一套波动力矩测量装置,使用蜗轮蜗杆机构实现了定转子的相对旋转,并对测量装置进行了校准实验。实验结果表明,对于量程为0~1Nm的装置,其测量准确度可达0.3%,线性度为0.1%,基本满足无刷直流力矩电机对波动力矩测量的精度要求。     

双定子-双转子型大力矩超声波电机的研制

针对单定子-单转子环形行波型超声波电机的输出力矩小,无法满足大力矩驱动应用要求,提出了采用双定子-双转子结构构造大力矩超声波电机的思想。在保证驱动电源和定子直径不变的条件下,通过增加电机轴向长度,采用单轴共轴的形式将两个转子的力矩并联输出,达到提高电机输出力矩的目的。采用基于结构摄动理论的结构修改法对新型电机两定子的工作频率进行了调谐研究。实验结果证明,新型电机的两定子的谐振频率具有良好的一致性,堵转力矩达到1.1N.m,较同型号的传统超声波电机堵转力矩增大近一倍,表明该电机具有较好的输出性能和实际应用前景。     

电磁型平面微电机及其制作工艺

为得到一种尺寸小、输出力矩大、转速高的直流可调速微电机,提出了一种利用微机械加工工艺制作微电机的方法。定子和转子都做成平面结构,定子线圈采用了平面型、无槽式集中绕组;线圈之间采用了三相星形连接方式,采用了微机械LIGA工艺和硅微机械加工工艺;转子采用钕铁硼永磁材料,进行轴向充磁,成辐射状间隔分布。装配时转子分布于定子两侧,不但减小了电机尺寸,还有利于定子的散热。把装配完毕的微电机接通三相半控控制电路对其转速和力矩进行了测试,测试结果表明,电机运转平稳,输出力矩大。     

永磁电机的力矩波动对舵机修正精度的影响

依据弹道修正基本原理,对弹道修正基本流程进行设计。通过查阅相关资料,对弹道修正机构中的舵机所受力矩进行分析。通过对修正弹进行气动仿真,可知永磁电机的力矩波动会使舵机在目标停止位置出现摆动,使永磁电机对舵机的控制精度降低。又对影响永磁电机力矩波动的因素进行分析,可知减小硅钢片槽口宽度和采用磁极偏移可以减小永磁电机的力矩波动。结果表明,为了提高舵机的修正精度,必须要减小永磁电机的力矩波动。     

中空型超声电机定子的有效机电耦合系数分析

为了提高中空型超声电机的输出效率,对电机定子的有效机电耦合系数进行了研究分析。首先,利用等效电路法分析了电机定子的压电阻抗特性,确定了有效机电耦合系数的计算方法;其次,通过ANSYS软件对电机定子的压电阻抗特性进行了有限元仿真,分析了定子的振动模态、金属弹性体和压电陶瓷的结构尺寸对有效机电耦合系数的影响;然后,根据仿真结果设计制作了4个不同的定子,并利用阻抗分析仪对4个定子进行了测试,实测值与仿真值进行对比,相对误差均小于10%,获得的阻抗特性曲线和仿真结果相吻合;最后,将4个定子装配成样机,并搭建了电机性能测试平台进行实验测试,4个样机均获得了较好的输出性能。实验结果表明,提高定子的有效机电耦合系数能获得较低的功耗,进而提高电机的输出效率,具有较高的工程应用价值。     

一种汽车EPS系统参数匹配计算方法

介绍了一种汽车EPS系统在车辆开发前期,对其参数进行匹配计算的方法,根据多个车型开发的经验,对一些参数给出了建议取值。介绍了EPS选型的主要决定因素,以及在转向助力中EPS需要输出的最大力矩计算,电机额定功率的选择,电机转速和电机输出力矩的校核。     

长螺旋钻机动力头系统功率平衡控制策略研究

长螺旋钻机动力头系统双电机输出力矩不平衡易导致三环减速器损坏,为了改善动力头系统双电机输出力矩不均衡问题,提出一种基于转矩平衡的交叉耦合控制策略。在该控制策略中运用无速度传感器矢量控制技术,通过在双电机间引入抗饱和型转矩偏差调节器,实现双电机间信号反馈,以达到双电机输出转矩动态均衡的目的。对该控制方法进行了仿真分析和实验验证,仿真实验表明,该控制策略能够实现双电机输出转矩的动态均衡。     

双泵体多气缸旋转式压缩机低振动技术研究北大核心CSCD

针对单泵体旋转式压缩机存在气体力矩波动和曲轴动不平衡两大激振源的问题,提出了一种双泵体多气缸旋转式压缩机结构,从源激励端大幅降低了旋转式压缩机气体力矩波动和曲轴动不平衡幅度,在电机两端各安装一个多气缸泵体,电机转子连接双曲轴,以一台电机同时拖动两个泵体工作;各气缸转子转角按等差数列设计,转角相位差等于360°/Z(Z是总气缸数),以实现气体力矩波动幅度最小化;单曲轴各偏心部成180°对置,双曲轴成轴对称结构布置,以实现偏心部惯性力和惯性力矩自平衡;突破了双泵体双曲轴对中关键技术,试制了双泵体四气缸卧式压缩机样机,开展了样机振动测试。结果显示,样机在运行范围内运转平稳,验证了双泵体结构的可行性;样机主壳体和底座振动都小于相同排量单泵体机型的1/6,具有优异的低振动性能,验证了低振动理论和方法的有效性。     

双电机驱动系统消隙特性研究

针对双电机驱动系统动态消隙过程中的啮合状态及典型运行模式,建立了系统在满足分担载荷及实现消隙作用条件下的力矩关系。分析结果表明:当系统处于异侧齿面啮合状态时,电机需要同时提供拖动负载的驱动力矩以及消除间隙的补偿力矩;为使系统维持异侧齿面啮合的消隙状态,每台电机的输出力矩需为单电机系统电机力矩的1倍以上;系统所处的运行状态不同,所需的消隙补偿力矩也不相同;若要求系统同时实现分担负载及消除间隙的作用,需要对两台电机的输出力矩实施动态控制。     

全驱动轮腿式机器人越障动力学建模与仿真分析

针对非结构化环境,设计了一种全驱动轮腿式移动平台。首先设计了移动平台的整体结构,并优化了越障杆的数量。通过分析机器人跨越垂直障碍的过程,进而建立越障过程的动力学模型,该模型体现了运动状态以及重心分布对电机输出力矩的影响;利用该动力学模型分析附着系数、移动平台重心、移动平台速度、障碍物高度等因素对电机最大输出力矩的影响。最后计算该机器人的最大越障高度,并用ADAMS仿真验证,为提高机器人适应非结构化环境提供理论依据。     

旋转惯性压电电机最优驱动方案分析

提出了一种新型旋转惯性压电电机,推导了旋转惯性压电电机在非对称信号激励下的惯性冲击力矩方程以及电机平均输出力矩方程;分析了系统参数对激励信号突变时刻惯性冲击力之差的影响规律;给出了旋转惯性压电电机可输出速度与转矩的最优驱动频率区间。最后通过实验系统验证了理论计算与分析的正确性。     

应用Simulink电动轮车辆轮边电机输出转矩波动分析

电动轮车辆在短距离大载重运输中应用普遍,当驾驶员指令突发大幅度变化时,电机可快速响应,但输出转矩波动较大,对系统冲击较大,针对此进行分析。根据电动轮特点,电机采用低速区转矩输出稳定矢量控制,很好实现异步电机转矩与磁链解耦,进而控制电机输出转速。基于Simulink电机矢量控制模型,搭建电传动系统模型,对不同工况电机响应及转矩波动进行分析。针对转矩波动,从控制模型入手分析影响转矩脉动的原因及应对方法。结果可知:设定转速不加负载、转速发生突变、转速缓慢增加、定负载运行等几种工况下,电机调速性能良好,响应迅速;转速发生突变时,电机对于速度响应很好,但在指令改变瞬间,电机输出转矩波动很大,且衰减很快,0.5s左右恢复正常;通过减小脉冲发生器中误差宽度、转子磁链给定值、调整转子时间常数等可有效达到稳定转矩的目的;为进一步实车测试提供参考。