新型高频动圈式直线力马达的研究

直接反馈两级滑阀式电液伺服阀的动圈式直线力马达存在质量比较大、电磁力小、响应时间长和响应速度慢的问题。通过分析传统动圈式直线力马达的永磁体放置方法及其永磁体磁化方向,发现磁力线分布不均匀,磁通密度低,而且与线圈电流方向不垂直。在现有的技术基础上,提出根据磁力线方向的异同在轴向放置3组线圈,形成一种新型五环型Halbach磁化阵列动圈式直线力马达。静态磁场与动态特性的仿真结果表明:新型直线力马达产生的电磁力提高2.5倍左右,阶跃响应时间为6 ms,频宽达到277 Hz。     

直动式数字阀的阶跃响应分析

通过步进电机输出转矩方程、转子转动方程以及阀芯的运动来建立数字阀的数学模型。基于该数学模型,通过仿真对阶跃过程进行分析。仿真结果显示数字阀具有较好的阶跃响应。并通过实验获得相应参数,实验结果显示了上升时间约为3ms。实验与仿真结果十分接近,证明了数字阀的快速阶跃响应特性。     

圆孔型2D伺服阀阀芯位移阶跃实验装置的设计

为了研究阀芯形式为圆孔型高低压孔2D伺服阀的阶跃响应时间,设计了摆轮式阶跃响应装置,并在此基础上完成对圆孔型2D伺服阀的阀芯位移的响应特性分析和稳定性分析的实验研究。实验结果表明:摆轮式机构可以给出一个理想的阶跃信号,当输入压力为21 MPa时,阶跃信号为0.9 ms,圆孔型2D伺服阀的阀芯位移阶跃响应时间为2 ms。     

线圈内置式阀用电机械转换器设计与分析

为了简化电液伺服比例阀用动圈式电机械转换器的结构,增加其可靠性,提出了一种新型的线圈内置式电机械转换器,取消了安装永磁体的套筒,降低了装配难度。通过线圈内置式电机械转换器的磁路模型明确了与输出推力相关的结构参数,利用Maxwell分析了各结构参数对输出推力的影响规律;在此基础上,获得有限尺寸下推力最大的结构形式。通过对最终结构进行有限元仿真,得到其静态特性曲线和带载工作时的动态特性曲线,并分析了动态响应过程中动子的运动规律。结果表明:线圈内置式阀用电机械转换器输出力可达45 N,带载响应时间为15 ms,可满足实际工作要求。     

面向抛磨机器人的高精度力控装置设计与分析北大核心

针对目前抛磨机器人气动式末端力控装置普遍存在响应速度慢、力控精度低的共性问题,设计了一种基于音圈电机直驱的高精度末端力控装置。通过将氮气弹簧和音圈电机并联的方式,使之在具备高力控精度和高响应速度的同时还具备良好的缓冲性能;通过引入拉伸弹簧,进一步提高了系统的响应速度和力控带宽;通过将氮气弹簧安装在中空音圈电机内部,保证了其结构紧凑。建立了氮气弹簧弹力和位移的关系模型和系统的动力学模型,并对弹簧刚度进行了优化。最后,研制出系统样机并开展了实验验证,结果显示该力控装置响应时间小于0.1 s,力控制精度为±0.1 N,其力控性能明显优于传统的力控装置。     

基于CAN总线的数模混合电液控制器的研究

提出了基于CAN总线的数模混合电液控制器的设计思想,其特点是电液控制器内部控制算法部分由包括X9241数字电位器的数模混合电路实现,保证了控制器的响应速度;而PID参数由上位计算机通过CAN总线通信的方式下传到控制器内的AT89C51单片机,再由单片机通过I2C总线通信方式修改X9241数字电位器的值从而实现了PID参数的整定,保证了参数调整的灵活性和在线整定功能.初步实验表明控制器的阶跃响应的上升时间为0.7ms.     

基于改进遗传算法优化的双步进电机伺服阀控制研究

针对当前电液伺服阀控制系统响应速度慢、输出误差较大的问题,采用改进遗传算法优化控制系统,并对控制效果进行仿真验证。设计了新型电液伺服阀结构,建立了电液伺服系统动力学模型,推导了液压缸流量运动方程式。采用改进遗传算法优化RBF神经网络结构,通过MATLAB软件对双步进电机伺服阀改进的控制系统进行仿真验证,并且与传统PID控制效果进行对比。结果显示:在无干扰环境中,采用传统PID控制和改进RBF神经网络控制方法都能较好地提高活塞杆运动位移输出精度;在有干扰环境中,采用传统PID控制方法,活塞杆运动位移输出的误差较大,而采用改进RBF神经网络控制方法,活塞杆运动位移输出的误差较小。采用改进RBF神经网络控制方法,能够抑制外界的干扰,从而提高双步电机伺服阀控制系统的响应速度和输出精度。     

线圈-薄板体系中线圈参数对电磁力的影响

基于电磁力随焊控制焊接应力应变新思想,采用ANSYS软件模拟了平面螺旋线圈一薄板体系的电磁力,分析了线圈几何参数对电磁力的影响。结果表明,电磁力主要作用于线圈在板坯的投影处。随线圈外径的减小,电磁力峰值增大,轴向力峰值位置呈线性内移。随线圈内径的增加,径向电磁力峰值增大,轴向力峰值先增大后减小,轴向力峰值位置先不变后外移。径向力换向位置随内外径的变化规律与轴向力峰值位置相似。随着导线宽度的增加,电磁力增大。在电磁力随焊控制焊接应力应变时,应该选择具有较小外径和合适内径的线圈,并需要引入磁介质,以增大电磁力。     

汽车电子机械制动卡钳夹紧力控制与验证

电子机械制动是线控制动的一种重要形式。以企业内部某样车为目标车型,设计一套后轮电子机械制动卡钳(EMB)。基于卡钳刚度建立了卡钳夹紧力控制仿真模型,并进行了夹紧力响应特性试验验证。EMB卡钳响应最大需求夹紧力时间约为160 ms,夹紧力输出能够较好地跟随阶跃、正弦及随机目标曲线。仿真模型能够较准确地模拟卡钳夹紧力及活塞位移变化。同时,卡钳刚度标定对EMB卡钳夹紧力输出具有很大影响,对卡钳刚度进行准确估计是EMB卡钳夹紧力精确控制的基础。     

脉冲磁致振荡对纯铝熔体电磁力和流场影响的数值模拟

在金属熔体周围的环绕线圈中,通入窄脉宽高频交变脉冲电流可以细化其凝固组织,这种组织细化方法称为脉冲磁致振荡.采用ANSYS有限元软件研究脉冲磁致振荡对纯铝熔体电磁力和流场的影响,主要包括线圈脉冲电流峰值,铸件直径及线圈尺寸位置等参数.模拟结果显示,脉冲电流峰值增加,熔体感应的电磁力也随着增大,振荡效果增强.铸件直径增大,电磁力驱使的内部流动效果会减弱.线圈尺寸增大,感应电磁力和熔体流动均增强.线圈下部的电磁力与流动分布导致晶粒的细化效果会优于上部.     

机器人曲面抛光末端VCM力迭代学习控制研究

针对曲面元件机器人抛光过程中的柔顺控制和响应速度问题，研究一套机器人抛光柔顺控制系统。采用切片算法完成抛光轨迹规划以控制机器人顺应曲面元件表面低频段轮廓与曲率变化，设计一种力控末端执行器达到主动力输出和高速响应要求，提出基于迭代学习控制的电流迭代优化控制策略使执行器中音圈电机输出力以高精度跟随目标力，减小元件表面中高频段波纹度与表面粗糙度。搭建以机器人、力控执行器、六维力传感器、运动控制卡为核心部件的实验平台。仿真与实验结果证明所设计柔顺控制系统力控性能良好，力平均响应时间为55.4 ms,力跟踪误差小于3 N,能够满足曲面元件抛光加工需求。     

TiNiFe低温形状记忆合金弹簧回复特性的研究

测定了Ti50Ni47Fe3形状记忆合金弹簧升温过程经过马氏体相变、R相变回复力、回复位移的特性曲线.结果表明:Ti50Ni47Fe3弹簧在马氏体相变(-100℃至-70℃)过程,回复性能不明显,而在R相变(-10℃至10℃)过程,回复位移和回复力变化显著;Ti50Ni47Fe3弹簧最大的回复位移随约束力的增加而呈非线...     

酸轧机组高强钢跑偏断带问题控制技术研究

随着汽车工业的发展,汽车用钢的强度不断提升,冷连轧机组传统的压下率分配和板形执行机构的设定方法已经不能满足生产要求。以唐钢1 740 mm冷连轧机组生产汽车用高强钢DP980为研究对象,针对冷连轧过程中频发的带钢跑偏断带问题进行了研究,得到热轧来料的楔形和强度不均、负荷分配不合理导致S₁机架轧制力过高以及轧辊倾斜调整过于灵敏是导致高强钢跑偏断带的主要原因。为此,基于经典遗传算法,以前4机架轧制力平衡为优化目标,对该冷连轧机组压下率进行优化,同时将第1机架轧辊倾斜调整的限制范围和响应速度进行了调整。跟踪了1 760 t共86卷DP980高强钢的生产情况,带钢跑偏概率由40%降低为10%,且S₁机架未出现断带事故;轧制速度由200 m/min以下提升至500 m/min,速度发挥系数提高300%以上,机时产量提高100%,大幅提升了高强钢的生产效率。     

基于磁控形状记忆合金的伺服阀驱动器

磁控形状记忆合金(MSMA)是一种新型的具有形状记忆功能的功能材料。用这种材料制成的驱动器具有响应频响高、驱动力大、可控位移大等特点,特别适合于制造高精度大位移运动与位置控制驱动器。根据MSMA以上优点,研究基于MSMA的先导式伺服阀驱动器,设计出一种新型的驱动器结构:用弹簧恢复MSMA形变,直流绕组产生偏磁磁场,励磁绕组提供可控磁场。通过已有数据分析了材料静态特性,用MATLAB软件进行数据分析并且仿真,得到材料的驱动力及位移与时间的关系,验证了结构设计的合理性。     

新型压电叠堆驱动式射流管伺服阀设计及性能研究

针对目前航空工业对高频响、高精度的射流管伺服阀需求,设计了一款压电叠堆驱动式射流管伺服阀,分析了其工作原理,研究了伺服阀的射流区及滑阀的特性,建立了其动力学模型,并通过仿真试验将其与传统的电磁式射流管伺服阀进行了对比分析。仿真试验结果表明:该型压电叠堆驱动式射流管伺服阀与电磁式射流管伺服阀相比,响应速度提升0.8 ms、频响提升5倍、稳定性好、控制精度高,且能达到需求的滑阀位移。该压电式射流管伺服阀的设计为改进传统的射流管伺服阀提供了一种新的方法。     

一种比例换向阀先导级用高速开关阀运动特性分析

为研究一种用于比例换向阀先导级的高速开关阀运动特性,通过编写UDF程序控制流体力、弹簧力和电磁力共同作用下的阀芯运动;通过动网格技术实现阀的流固耦合仿真,并获取阀芯精确的运动情况以及瞬态流场的变化。结果表明：编写的UDF程序能够精确地模拟实际工作时的阀芯运动状态,获得阀的开启时间为1.8 ms。该研究方法能够获得高速开关阀精确的运动特性,为高速开关阀产品的优化提供指导。     

平板毛坯电磁成形线圈的研究及应用

在电磁成形中,成形线圈是使电能变成磁场能,使毛坯产生塑性变形的关键部件.介绍了平板件电磁成形的基本原理,分析了线圈电感对电磁成形效率的影响,以及几种典型的平板线圈电磁力的分布特点和线圈失效的几种基本形式.指出在平板件电磁时,应根据所需成形力的大小和分布来选择和设计线圈,从而提高能量利用率,延长线圈的使用寿命.