大间隙磁力传动系统矩角特性计算模型

为了使系统保持最大驱动力矩、寻求驱动力矩随永磁体转角变化的规律,通过有限元仿真的方法,确定了电磁体的通电状态切换区间;建立了系统矩角特性计算模型,用MATLAB对其进行求解,分析得出了系统矩角特性曲线变化规律;搭建了相应的实验系统,对各参数条件下的系统平均力矩进行了测量.通过对比研究结果表明,系统矩角特性曲线与有限元仿真所得最大包络线变化一致,并围绕实测的平均力矩波动,所得到的矩角特性计算模型是可信的,得到了主要参数对系统驱动能力及转矩脉动程度的影响规律,为进行提高轴流式血泵稳定性方面的研究提供了理论依据.     

行波磁场驱动的磁力传动系统空间磁场数学模型

为提高大间隙、高转速条件下磁力传动系统的可靠性,提出行波磁场驱动的大间隙磁力传动技术,研究磁力传动系统窄间数学模型.首先,分析系统主动磁极(电磁体)磁极状态和从动磁极(永磁体)转动状态之间的关系,确定驱动水磁体转动的电磁体4个磁极状态及切换顺序;其次,基于磁路基本原理,通过磁场分析和建模,以电磁体4个磁极状态之一的NS(N表示其左极、S为右极)为例,对电磁体的空间磁场分布进行研究并建立空间磁场数学模型;最后,以MATLAB为平台对4个磁极状态的空间磁场数学模型进行求解,将求解结果与实验数据进行对比.研究结果表明,电磁体空间磁场数学模型是正确的.     

大间隙磁力传动系统驱动力矩的计算方法

提出了行波磁场驱动的大间隙磁力传动系统,通过磁场分析,以系统电磁体4个磁极状态之一的NS(电磁体左极表示为N,右极为S)为例,对电磁体的空间磁场分布进行研究,建立了系统空间磁场数学模型;通过数值计算和推导,建立了系统驱动力矩计算模型;以Matlab为平台对大间隙磁力传动系统的驱动力矩计算模型进行解析求解,并应用ANSYS软件对系统的驱动力矩进行仿真.研究结果表明:通过增加线圈匝数、线圈通电电流和永磁体磁化强度,减小电磁体和永磁体间耦合距离,将电磁体和永磁体的相对位置沿y方向两侧(左侧或右侧) 置于5～10 mm范围内等方法,可提高系统的驱动力矩.     

基于外磁场耦合的血泵驱动系统

基于横向旋转磁场的耦合原理,提出轴流式血泵外磁场驱动系统方案,设计一种泵机分离的结构。采用等效电流法建立了永磁体等效物理模型,计算血泵驱动系统的主动轮和从动轮之间的距离、相对转角以及磁极对数对血泵传动扭矩的影响。研究结果表明：在生理范围内,即主动轮与从动轮的安装距离小于60mm,设计的永磁体输出的扭矩大于血泵需要的扭矩（6.4N-mm）,能够满足血泵的驱动要求。主动轮与从动轮的磁极对数是影响血泵系统性能的关键参数,主动轮与从动轮磁极对数越少,传动扭矩越大,但是扭矩波动也大;主动轮的磁极对数大于从动轮的磁极对数,驱动系统传动平稳,对控制有利。     

大间隙磁力驱动轴流式血泵的电磁特性

为提高大间隙磁力传动下系统的驱动能力、传递效率和稳定性,提出三齿槽定子驱动轴流式血泵的大间隙磁力传动技术,对系统的驱动力矩和空间磁场分布电磁特性进行研究。建立三齿槽定子驱动力矩和空间磁场理论模型,利用MATLAB软件解析求解理论模型,并将解析值与ANSYS数值求解值对比,通过实验对驱动力矩和空间磁场理论模型和仿真模型进行验证。研究结果表明:驱动力矩和空间磁场数学模型正确;血泵在运行过程中稳定,连续运转过程无失步现象,系统传递效率提高;增大电流和减小主从磁极距离能提高驱动能力;主从磁极相对位置在x方向位于0 mm,y方向距离小于60 mm,z方向在±1.5 mm内,可提高系统驱动能力。该研究为大间隙磁力传动技术的可行性提供了途径和依据。     

方形永磁体组态形式对单畴GdBCO超导块材磁悬浮力的影响

研究了方形永磁体组态形式对超导磁悬浮力的影响.当方形永磁体处于10种不同的组态形式时,永磁体和组合磁体在竖直方向往返运动一次测量磁悬浮力.结果表明,组合磁体与超导体间的磁悬浮力在超导体所覆盖有效范围内主要依赖于组合磁体中磁极数量、磁场梯度和组合磁体作用于超导体的有效面积.不同数量的磁极会在超导体中产生个数不同的感应环流,磁极数量决定了感应环流的半径,磁极数越少感应环流半径越大.在组合磁体中小永磁体数量相同的情况下,磁极数最少的组合磁体所产生的磁悬浮力最大,相反,磁极数最多的组合磁体所产生的吸引力最大.     

多模式驱动的机器人关节控制器设计及实验

建立了基于直流电机的系统模型,提出了基于PID的闭环反馈控制策略和基于时间或电流的切换控制方法.然后,借助Matlab/Simulink软件分别进行了位置控制、力矩控制及二者切换的仿真,并进行了关节驱动控制系统的软硬件设计.最后,通过实验对所提方法进行了验证与分析.仿真和实验结果表明:所设计的关节控制器,能够实现位置控制、力矩控制功能.在位置控制模式下,影响其响应速度的因素主要是驱动系统硬件.在力矩控制模式下,影响其响应速度的因素主要是PID参数,且当PID参数Kp,Ki,Kd分别为0.2,0.325,3.0时,系统具有较好的响应特性.位置控制与力矩控制2种模式间可基于时间和电流进行稳定的切换.该关节控制器能够应用于机器人关节驱动系统,实现关节的驱动与灵活的控制.     

大间隙磁力传动系统能量传递效率

为了解大间隙、高转速条件下磁力传动系统的能量传递规律,研究行波磁场驱动的大间隙磁力驱动技术;通过微型轴流式血泵外磁场驱动,对大间隙磁力驱动系统各部分能量耗散进行研究,建立系统能量传递效率的数学模型.通过轴流式血泵泵水实验,得到血泵在耦合距离20 mm和30 mm时的最大能量传递效率,即磁力传动系统的最佳工作点,并通过与理论解析值相比较,得到大间隙磁力驱动系统的能量传递效率的变化趋势,确定磁力驱动系统能量传递效率的主要影响因素,为提高磁力驱动系统的能量传递效率提供了途径和依据.     

变转速轴向柱塞泵恒流量控制的建模与仿真

以变输入转速下泵控马达恒速系统为对象,分析轴向柱塞泵变量控制机构的控制机制和斜盘变量机构力矩特性,建立了变输入转速情况下泵的流量控制模型,针对泵转速扰动提出了扰动乘积补偿和PI控制综合抑制方法.并在仿真软件EASY5上建立了泵控马达系统和变量泵排量控制仿真模型,对变量泵变量时间和转速扰动抑制进行了系列仿真.结果表明,在剧烈输入转速扰动和负载压力扰动下泵输出流量依然能保持恒定.     

永磁同步电机驱动系统质量不平衡故障的复合容错控制

针对永磁同步电机系统质量不平衡故障引起的转速波动,提出一种基于负载转矩观测器的质量不平衡故障复合自抗扰容错控制方法.首先,对质量不平衡故障进行动力学分析,推导出负载转矩的数学模型,通过电机与负载之间的力矩耦合关系,建立故障状态下的机电耦合模型并设计负载观测器;其次,根据负载转矩观测器估计的故障模型信息优化扩张状态观测器的设计,并利用前馈补偿减小故障对整个系统性能的影响.仿真结果表明,所提的复合容错控制策略可以实现电机驱动系统在故障状态下的稳定性能,能有效降低转速和负载转矩的波动,减弱电机驱动系统中负载不平衡故障所致影响,具有较高的容错性能.     

射孔角度对水力压裂裂纹扩展影响数值模拟

应用真实破裂过程分析系统RFPA2D20渗流版本,从细观力学角度出发,以赋予材料非均匀性为特点,采用有限元计算方法,通过创建渗流-应力-损伤耦合模型,模拟分析了不同射孔角度条件下的非均质岩体在孔隙水压力作用下的水压致裂过程.模拟分析结果表明,无论射孔角度如何变化,裂纹的发展方向始终趋向最大主应力方向;随着射孔角度的增加,逐渐形成双翼型转向裂纹,射孔方位角越大,裂纹的转向越明显,转向距离越大;0°~30°为最佳射孔方位角.数值模拟结果与实验结果相一致.     

负载力矩对旋转阀转速的影响分析及转速控制研究

旋转阀的转速控制关系到钻井液压力信号的产生。旋转阀负载力矩随旋转角的变化规律是影响转速控制的关键。根据旋转阀转子的受力情况分析了旋转阀负载力矩的组成及影响因素。通过理论分析结合计算流体力学(CFD)仿真分析建立了负载力矩的计算模型。研究表明,旋转阀负载力矩随旋转角呈严重的非线性变化,负载力矩与钻井液流量的平方有关,与钻井液密度呈线性关系,与钻井液黏度无关。负载力矩的非线性特性对旋转阀转速产生严重影响。基于负载力矩的计算模型,采用负载力矩的前馈补偿进行旋转阀转速控制系统的线性化校正,通过转速负反馈形成PID(比例-积分-微分)闭环实现旋转阀转速的快速随动控制。MATLAB/Simulink仿真结果表明,旋转阀转速闭环控制系统具有快速跟随调相脉冲变化的能力;同时对流量测量误差及负载力矩计算模型偏差产生的干扰影响具有较强的抑制作用,可以满足对32 Hz的压力载波进行相移键控(PSK)调制,实现16 bit/s的数据传输速率。     

重型矿用汽车多参数动力性换挡规律

基于矿用汽车载荷变化大、行驶环境多变、油门变化频繁的特点，依据重载爬坡和轻载下坡的典型工况，制定了重型矿用汽车多参数动力性换挡策略.利用函数叠加法建立康明斯QSL-FR91674型发动机全特性曲线，得到不同油门开度情况下发动机输出转速与输出转矩的表达式.根据发动机输出动力特性，计算得到3550型矿用汽车车速、油门开度和加速度三参数动力性换挡规律.再结合道路状况识别方法、车辆载荷、驾驶员操作意图，针对轻载下坡和重载爬坡工况，修正得到重型矿用汽车多参数动力性换挡规律.在Maplesim中建立换挡模型，通过仿真计算，得到修正前后车辆轻载下坡路况时挡位和车速变化曲线，后者避免了不必要的换挡，保证了车辆的动力性能.     

底吹冰铜吹炼炉中气-液流动状况的数学模拟

采用Eulerian-Eulerian模型描述了底吹冰铜吹炼炉内气液两相流行为,在模拟结果与实测结果一致的基础上,对双喷嘴在不同喷气角度下熔池内的气液两相流行为及气体含量进行模拟计算与比较.结果表明:随着喷吹角度的增大,喷溅情况相应有所减弱,在14°对喷角度下的喷溅现象最为严重.随着双喷嘴对喷角度的增大,射流轴线横向穿透距离增大,湍动能的分布区域也相应增大,气泡在容器中停留时间增加.但当夹角超过一定范围后,继续增大角度会使喷嘴口距离液面垂直距离减小,气泡在熔池中的停留时间反而减小,其中28°对喷角度下,熔池中的气体体积分数最大,而且湍动能分布范围最广.     

基于LabVIEW与Trucksim联合仿真的地面转向阻力跟踪策略

为了解决商用车驾驶过程中转向力矩跟踪精度不高,反馈给驾驶员的路感出现偏差与滞后问题,通过选取两轴商用车二自由度车辆模型对Trucksim内置阻力矩的计算进行推导,采用高精度正交编码传感器对方向盘转角进行解析,将解析后的前轮转角通过CAN(controller area network)发送器发送到LabVIEW的CAN接收模块,借助转向系统实验台实现LabVIEW与Trucksim的联合仿真.结果表明,LabVIEW通过控制PXI(PCI extensions for instrumentation)驱动伺服电机产生的模拟地面转向阻力矩能够很精确地跟踪上Trucksim输出的前轮地面转向阻力矩,并且及时反馈给驾驶员适当的路感,为商用车转向系统助力的设计提供依据.     

分布式驱动电动方程式赛车扭矩分配策略

本文旨在提高分布式驱动电动方程式赛车在高速转弯时的操纵稳定性,提出一种基于模糊神经网络算法的驱动扭矩分配策略。首先,基于车辆二自由度模型设计质心侧偏角观测器获取实际质心侧偏角;其次,以横摆角速度和质心侧偏角作为控制变量,基于模糊神经网络算法设计扭矩分配控制器来控制车辆行驶状态。运用Matlab/Simulink和Carsim仿真软件建立车身稳定性控制系统的联合仿真模型,并对蛇行绕桩与双移线工况进行仿真分析和实车测试。试验结果验证了所提扭矩控制策略的可行性和有效性。     

降阶H∞滤波的永磁同步电机无位置传感器控制

针对扩展卡尔曼滤波方法鲁棒性不高的问题, 提出一种基于H∞滤波算法的永磁同步电机转子速度与转子位置角的估计方法。同时通过将外部负载转矩视为系统参数, 一并进行估计, 克服了负载转矩变化造成的影响。并采用降阶滤波模型, 降低了滤波过程中的计算量。最后通过与扩展卡尔曼滤波方法进行对比, 实验结果表明, 该方法提高了系统对不确定参数以及非高斯噪声的鲁棒性。     

精纺毛织物最大缝缩率与面料的纱向角度相关性模型的讨论

在精纺毛织物缝合工艺体系中,缝边的不同纱向角度对缝合的最大缝缩率的影响是结构和工艺立体配伍的基础.为构建最大缝缩率的理论方程,从力学平衡角度探讨面料力学性能对缝缩率的影响,分析不同纱向角度的面料之间缝合最大缝缩率的关系.研究表明,在纱向角度为0°～45°时,面料的最大缝缩率随纱向角度的增大而增大;在纱向角度为45°～90°时,面料的最大缝缩率随纱向角度的增大而减小.试验验证结果表明,本文提出的轻薄精纺毛织物不同纱向角度面料最大缝缩率理论模型具有一定的实用操作性.