电磁阻尼耦合悬架的内共振参数匹配分析

为了解决电磁阻尼耦合悬架因非线性振动机理复杂而存在机电耦合系数匹配困难,制约其在汽车领域中推广应用的问题,建立电磁悬架机电耦合动力学模型,推导悬架与电磁电路动力学微分方程,应用多尺度法,得到耦合系统中悬架与电路系统固有频率之比为1∶3时的内共振幅频方程和内共振一次近似解。结果表明:在调节电阻值接近线圈固有电阻的前提下,保持其他参数不变,分别改变线圈固有电感、电路电压以及外界激励幅值、频率的数值,会对悬架及电量的幅频响应曲线峰值产生不同影响;悬架的幅频响应曲线峰值随着线圈固有电感和电路电压的增大而减小,随着外界激励幅值与频率的减小而减小;电量的幅频响应曲线峰值随着外界激励幅值与频率的增大而增大,随着电路电压的减小而增大。     

简谐激励条件下旋流分离器流场特性

在简谐激励条件下建立了螺旋流道内锥型旋流分离器流固耦合模型,对不同激励频率和振动幅值下的旋流分离器进行模拟分析,通过室内试验验证了结果的准确性,并给出内部流场的变化情况和分离效率变化规律。结果表明:在低频(2~8.5Hz)激励下,频率对轴向速度和径向速度曲线的形态变化和极值影响不大,但圆锥段径向速度的极值会随着振幅的增加而逐渐减小;在高频(15~20Hz)激励下,轴向速度和径向速度的曲线形态受到破坏。旋流分离器的分离效率在振幅保持不变时,分离效率随频率增加呈先波形变化后直线下降的趋势;在频率保持不变时,分离效率随振幅增加均呈下降趋势。在低频低振幅下,旋流分离器的分离效率高于静止状态。     

辐射板对磁致伸缩换能器输出特性的影响

辐射板作为磁致伸缩换能器的最终输出元件,它所选用的材料、尺寸、形状将直接影响换能器的工作特性。本文在换能器工作原理的基础上,通过有限元软件ATILA模拟仿真在相同激励力、边界条件下,不同材料、尺寸、形状的辐射板对磁致伸缩换能器输出特性(频率、振动幅值、声压幅值)的影响。结果表明:硬铝材料辐射板出现活塞振型时振幅最大;增加辐射板直径D可有效增加辐射板振动幅值,同时增加辐射板辐射声压值,增加辐射板厚度H可有效增加辐射板出现活塞振型的频率值;凹球面辐射板出现活塞振型时振幅最大,对应谐振腔中声压幅值最高。以上分析结果为合理设计辐射板结构提供了参考。     

外接电感对轻负载阶梯型换能器频率的影响规律

现功率超声技术已被大范围应用,在实际加工中,其振动实现器件换能器的工况取决于外接负载阻抗的大小变化以及加工过程中换能器的温度变化;随着负载变化,换能器的谐振频率也将发生改变,导致与发生器输出频率不匹配,从而对换能器的输出振幅及加工效率产生负面影响。为得到规律,分别使用换能器的理论设计、仿真以及试验方法研究了轻负载下外接电感对换能器谐振频率的影响。结果表明：随着换能器变幅杆伸入水中长度的增加,换能器的谐振频率呈上升态势;通过外接调谐电感,换能器谐振频率会得到一定量的补偿,使其重新回到预先设定的频率值;随着外接电感值的增大,换能器的谐振频率会下降。可见使用电感负载可以有效解决换能器外接负载导致的频率漂移问题。     

电流激励下HVDC用电容器噪声辐射比研究

文章提出了电流激励下电容器噪声辐射比的测试方法,在理论分析电容器噪声辐射特性的基础上,建立了半消声室内测量电容器噪声辐射比的测试系统,在电流激励下采用振声频响函数法得到电容器的噪声辐射指数曲线。最后,依据电容器噪声辐射指数曲线计算得到电容器表面噪声声压值,并与实测噪声声压值进行对比,验证了方法的准确性。     

纵振换能器谐振频率的研究分析

为得到纵振换能器不同尺寸参数下的谐振频率,满足超声塑化不同聚合物颗粒的要求,需要分析纵振换能器尺寸参数对谐振频率的影响规律。推导纵振换能器的频率方程,利用Matlab数值求解不同尺寸参数下纵振换能器谐振频率,数值和仿真分析纵振换能器尺寸参数对谐振频率的影响规律,实验验证数值和仿真分析的正确性。研究结果表明：推导纵振换能器频率方程求得谐振频率解析值、仿真值和实验值有较好的一致性,最大误差小于4%,验证了数值分析求得纵振换能器谐振频率的正确性。谐振频率随着纵振换能器尺寸参数的增大减小,变幅杆长度和放大比对谐振频率影响较大。     

纵振换能器谐振频率的数值研究与仿真分析

为得到纵振换能器不同尺寸参数下的谐振频率,满足超声塑化不同聚合物颗粒的要求,需要分析纵振换能器尺寸参数对谐振频率的影响规律。推导纵振换能器频率方程,利用MATLAB数值求解不同尺寸参数下纵振换能器的谐振频率,数值和仿真分析纵振换能器尺寸参数对谐振频率的影响规律,实验验证数值和仿真分析的正确性。研究结果表明:推导纵振换能器频率方程求得谐振频率解析值、仿真值和实验值有较好的一致性,最大误差小于4%,验证了数值分析求得纵振换能器谐振频率的正确性。谐振频率随着纵振换能器尺寸参数的增大而减小,变幅杆长度和放大比对谐振频率影响较大。     

超磁致伸缩换能器的声辐射特性

对超磁致伸缩大功率换能器的声辐射振动特性进行了理论分析与实验研究,将在一定预压应力下处于阶跃段的磁致伸缩棒简化为磁场强度与磁致伸缩应变的单输入单输出的线性系统·以静态试验数据为基础,建立等效的动态磁致伸缩模型·对指数形变幅杆的设计进行了理论分析和讨论,着重计算与设计了相关的振速分布、应力分布、振幅放大系数及节面位置等参数,测试中发现超磁致伸缩换能器频率范围较宽·试验得到了影响换能器发射声波主频率和最大振幅的若干参数·提高换能器的电声转换效率,增大换能器的发射功率的有效途径是选择合理辐射面质量和配重质量之间的比值,使能量流向辐射面一侧·所得结果可以为进一步优化超磁致伸缩换能器提供设计参考·     

用于超声手术刀的夹心式换能器设计与有限元分析

传统的换能器设计方法成本高、效率低。利用理论计算并结合有限元方法设计了55 000 Hz的超声手术刀用压电换能器,以提高设计效率并验证方法的可行性。超声换能器设计为夹心式结构,使用PZT-8型压电陶瓷进行设计与仿真。首先理论设计出换能器各部件的初始尺寸并进行三维建模,将模型导入Workbench软件进行模态分析与谐响应分析,提取换能器工作时的谐振频率与输出振幅,并确定换能器最终尺寸。根据最终尺寸加工并装配得到实体换能器。最后利用阻抗分析仪对实体的谐振频率进行测量。结果表明,简化后的仿真模型谐振频率与实测值近似相等,为54 980 Hz。证明了设计思路的合理性与可行性,并对换能器的工作方式与优化设计提供了参考帮助。     

混凝土轨枕轨道电路道碴阻抗回归模型的研究

提出了混凝土轨枕条件下轨道电路道碴阻抗幅值与幅角回归模型的研究方法，并通过对两个区段实测数据的分析，推导出道碴阻抗幅值与幅角回归模型，验证了回归模型在一定条件下的正确性．     

相交轴磁齿轮传动系统含内共振时的自由振动

针对构件间磁耦合刚度非线性,建立了磁场调制型相交轴磁齿轮传动系统非线性动力学模型和含平方项的非线性动力学微分方程组,考虑输入、输出转子扭转模态频率间1∶2的倍数关系,采用多尺度法得到了系统存在内共振时的振幅响应曲线及各构件的时域响应规律,结果表明:由于内共振的存在使得能量在输入、输出转子扭转振动模态间相互转化,且初始幅值越大各模态能量交换频率越高,进而使得磁齿轮系统各构件由于外部激励造成的瞬态振动衰减更加缓慢,某种程度上恶化了系统动力学特性。     

利用表面肌电信号的下肢动态关节力矩预测模型

为实现表面肌电信号的下肢关节力矩动态解码,建立了从表面肌电信号到关节力矩输出的人体下肢运动系统正向生物力学模型。首先,从幅值和频率两个角度建立表面肌电信号到骨骼肌激活程度模型;其次,根据肌丝滑移理论,构建反映骨骼肌生理结构和微观力学特性的肌肉力模型,同时确定活动肌肉拉力线方向及力作用点位移矢量,将骨骼肌力转换到关节力矩;最后,以牛顿-欧拉逆动力学方法获得关节力矩作为准确值,给出正向生物力学模型参数动态标定方法。在模型基础上,对4名对象进行随意步态下膝关节屈伸动态力矩预测试验,结果表明:所建模型对步态行走下的膝关节动态关节力矩具有很好的动态跟踪性能,最大绝对误差为(11.0±1.32)N·m,平均残差为(4.43±0.698)N·m,预测值与准确值之间的平均线性相关系数为0.927±0.042,验证了该方法的正确性和有效性;可为康复训练机器人人机协同过程中的力学交互模式研究提供接口。     

准谐振变换器的建模与性能分析

以Boost式零电流开关准谐振变换器(ZCS—QRCs)为例，论述了准谐振变换器的工作原理．利用基于电路拓扑的简化分析技术建立了非线性动态电路模型，并对其电压转换比在不同负载下与开关频率的关系曲线进行了分析．结果表明，要在不同负载和不同输入电压下得到符合要求的输出电压，需采用全波模式下的脉冲频率调制策略．另外，对输出电压的阶跃响应曲线进行仿真分析，该模型易于利用MATLAB软件仿真，结果具有大信号瞬态响应曲线．     

磁流变液双质量飞轮扭振减振特性研究

为检验设计的磁流变液双质量飞轮对传动系扭振的减振特性,基于AMESim建立了磁流变液双质量飞轮的仿真模型,获得其在不同扭转激励幅值、不同激励频率以及不同电流下的动刚度和滞后角曲线,并通过扭转试验台架验证了模型的准确性。进而结合其动态特性可由电流控制的特性搭建了控制模型,对其进行发动机台架试验,分别获得怠速、匀速、加速、减速、点火及熄火工况时磁流变液双质量飞轮对传动系扭振的衰减情况,并与普通双质量飞轮进行了对比。结果表明:磁流变液双质量飞轮在各个工况下对传动系扭振的衰减性能都优于普通双质量飞轮。     

三相桥式整流电路谐波的概率分析

为了抑制谐波干扰,对三相桥式全控整流装置的谐波进行分析和预测,得到三相电压对称与不对称条件下谐波的成分、含量及THD.考虑三相电压不对称实际情况.以指数分布表示三相不平衡因子幅值的概率密度函数,建立了一种关于三相桥式全控整流电路的概率模型.利用此模型对整流装置交流侧电流中的特征谐波与非特征谐波的幅值和相角进行了分析,并采用Monte Carlo方法、电路模型抽样方法与所建立概率模型计算结果进行了对比验证,3种方法得到一致的谐波特性对比结果,验证了所建立概率模型的正确性.     

透平机械转子系统不对中故障定量诊断监测方法研究

针对透平机械转子系统不对中故障程度难以定量诊断的问题,提出一种基于转子的状态监测数据建立转子平行不对中量与节点振动通频幅值的关系曲线来定量诊断转子平行不对中故障的方法。对平行不对中状态下的转子进行受力分析得到转子不对中激励力,通过建立的转子试验台有限元数值分析模型计算得到不同不对中激励力下的转子节点振动通频幅值,进而通过分析转子节点振动通频幅值与不对中量的对应关系曲线及转子运行正常数据对关系曲线进行修正;根据监测得到的转子节点振动通频幅值反推出转子平行不对中量,达到对平行不对中故障定量诊断的目的。最后试验验证了定量诊断方法的可行性。     

多频激励下气动隔振系统非线性特性分析

运用非线性动力学的方法研究气动隔振系统在多个频率激励下的非线性动力学特性.通过试验的方法得到空气弹簧在一定初始压力下的相对载荷曲线,以空气弹簧工作高度为自变量,用三次多项式对该曲线进行非线性拟合,得到弹簧非线性恢复力与工作高度的三次多项式表达式.建立气动隔振系统在3个激励频率下的非线性模型,根据弹簧的非线性恢复力,得到系统的非线性动力学方程.运用多尺度法对该非线性动力学方程进行求解,分析3个频率共同作用下的组合共振,讨论各非线性参数对系统的影响.研究结果表明:当组合频率接近系统线性化固有频率时,系统具有很强的组合共振;三次非线性系数直接影响系统的非线性特性;激励幅值越大,非线性现象越明显.     

基于逆变器状态预测观测器的离散滑模变结构控制技术研究

设计了应用于电流源逆变器系统的基于状态预测观测器的离散滑模变结构控制器,实现了新能源并网时逆变器的输出与电网频率、幅值、相位相同.在控制技术研究中,借助状态反馈极点配置理论,详细给出了状态观测器的设计方法及其系数矩阵的设计过程.仿真分析证明了该设计的正确性与可行性.     

发电机组轴系电磁激发横扭耦合振动

按机电分析动力学的方法,求得发电机气隙磁场能,建立了发电机组轴系具有周期系数的横扭耦合非线性振动方程．应用非线性振动的改进平均法,求得发电机组轴系横振主共振一主参数共振解并进行数值计算．分析了有功功率、激磁电流、偏心等参数对幅频响应曲线的影响．随着有功功率的增大,幅频响应曲线的振幅减小;随着激磁电流的增大,幅频响应曲线的振幅减小;随着偏心的增大,共振区加宽．     

机电暂态-电磁暂态混合仿真接口技术

提出电力系统仿真的机电暂态一电磁暂态混合仿真接口技术．根据研究的详细程度,将电网划分为内部电磁网络、外部机电网络和接口母线．应用Ward等值法化简外部网络,其特色是发电机与网络连接应用统一电路模型．最后得到的电磁仿真的接口电路模型,其电源的频率、相角和幅值在仿真中都是变化的．通过改进最小二乘法和对称分量法处理内部网络的电磁仿真结果,形成对应机电仿真的恒功率阻抗模型．该接口技术降低了网络的维数,提高了仿真的效率．在含有变电站的IEEE-9节点系统上进行仿真,其与商业软件PSCAD的比对结果验证了算法的正确性和有效性．