发动机振动主动控制用电磁作动器的设计和动态特性研究

对一种适用于汽车发动机振动主动控制用的新型串接式高能电磁作动器进行了结构设计,计算了作动器的磁场,对作动器的片状弹簧的应力分布进行了有限元分析。同时,建立了作动器的力学模型,对其动态特性进行了仿真分析和试验研究,结果表明作动器是理想的激振源和主动控制用作动器。     

转子-轴承系统中电磁作动器的力学特性分析及实验研究

通过理论分析和实验的方法研究了电磁作动器的力学特性,建立了基于转子振动位移的电磁作动器电磁力模型;设计了电磁力模型参数识别装置,并采用最小二乘估计法进行了模型参数识别。该模型与电磁轴承力的理想模型的对比实验表明,基于转子振动位移的电磁力模型较之传统理想模型更能反映电磁作动器中实际电磁力的力学特性。     

菱形微位移压电作动器的输入输出线性建模

针对某定位装置的位移输出问题,研究了一种新型菱形微位移压电作动器,该压电作动器包括压电陶瓷、菱形微位移放大机构以及柔性铰链部分。对菱形微位移放大机构的放大系数进行了分析,发现该放大机构具有把压电堆的原始位移输出从30μm放大到100μm的能力,放大倍数与菱形环自身夹角θ有关,并且在压电堆输出范围内为比例放大,这些结果可以为更大放大系数的菱形环设计提供依据。建立了该菱形微位移压电作动器输入输出关系的理论线性模型,并将线性模型的模拟结果与实验结果进行了对比,证明该压电作动器线性模型具有较好的精度,能比较准确地反映微位移压电作动器的输入输出关系。     

车用混合电磁作动器优化设计与试验研究

为了解决车用线性电磁作动器存在可靠性差的问题,设计了一种新型混合电磁作动器.针对该结构,采用改进天棚控制策略进行性能匹配,优化混合电磁作动器的性能参数,并以直线电机需要提供的峰值电磁推力为优化目标,优化混合电磁作动器的结构参数,最后试制实体样机并进行台架试验.试验结果表明,混合电磁作动器能够较好地改善车辆动力学性能,验证了样机的有效性.     

转子-轴承系统中电磁作动器的Ansys仿真及实验研究

通过有限元软件对电磁作动器进行实验工况下的三维有限元仿真,分析在不同电流和转子定子间气隙下的电磁力;建立了电磁作动器电磁力测量装置,对相应电流和间隙下的电磁力进行静态工况下的测量,验证磁场分析结果的准确性。在此基础上根据模拟数据预测轴承的电流刚度和位移刚度,并分析逐渐增大电流达到磁饱和时电磁力随电流变化规律。研究结果表明,基于Ansys软件的三维有限元分析得出的静态电磁力与实验值相比误差小于10%, Ansys软件能够较准确的模拟电磁轴承静态时的电磁力及相应的电流刚度和位移刚度。     

基于电磁作动的主动吸振器的力特性

以电磁铁为作动器,提出了一种新型电磁式主动吸振器,并对其力特性进行了研究。首先,建立了作动器的电磁力数学模型;然后,基于作动器的电磁力数学模型,建立了主动吸振器的运动学方程,并对其电磁力和驱动力特性进行了分析;最后,考虑到主动吸振器在实际工作中产生的驱动力与理想驱动力之间存在不可避免的偏差,对实际驱动力与理想驱动力存在一定的幅值、相位和频率差时对主动吸振器减振效果的影响进行了理论分析,并搭建了简支平板试验台,对理论分析结果进行了试验验证。结果表明:实际驱动力与理想驱动力的幅值、相位差越大,减振效果越差;当实际驱动力与理想驱动力存在频率差时,主动吸振器无减振效果。     

惯性通道式半主动悬架作动器的设计与研究

为了提高作动器减振性能,设计了惯性通道式半主动悬架作动器.建立了力学控制模型,推导出数学模型,求出动刚度、动阻尼和力传递率的表达式.通过改变惯性通道截面积对作动器系统进行动态特性仿真,得到各指标的变化规律.仿真结果表明:所设计的作动器系统减振特性明显,可以为半主动悬架系统提供低频大阻尼力和高频小阻尼力.     

电磁直驱静液作动器多学科建模与优化

针对汽车电动化与智能化对线控系统执行元件日益严苛的需求,提出了一种高功率密度动圈式直线执行器直接驱动液压泵活塞,进而实现作动筒容积伺服控制的电磁直驱静液作动器,有效缩短了动力传递路径.建立了作动器电磁-机械-液压-控制耦合的多学科仿真模型,设计了直驱活塞运动的滑模-自抗扰控制算法,分析了单向阀阀芯球座直径、阀芯球体直径、弹簧刚度和弹簧预压力等结构参数对作动器性能的影响规律;以作动器动态响应时间为优化目标,通过遗传算法优化了单向阀的结构参数.仿真与实验结果验证了电磁直驱静液作动器多学科建模及优化的有效性,在直驱活塞运动幅值±5 mm、频率20 Hz典型工况下,作动器20 mm行程的响应时间小于0.2 s.     

容积伺服电液作动器位置控制研究

针对容积伺服电液作动器位置高精度控制问题,建立电液作动器位置控制数学模型,提出三状态反馈与三状态顺馈控制策略。该控制策略通过三状态反馈补偿系统固有频率和阻尼比,并利用三状态顺馈实现极点配置,进而对控制器进行参数优化设计,有效提高系统的动态特性。搭建容积伺服电液作动器实验平台,针对所提出的控制方法进行实验验证。研究结果表明:所提出的容积伺服电液作动器位置控制方法具有较好的控制效果,可实现电液作动器的高精度控制,控制精度达±0.01mm,将为电液作动器的工程推广与应用奠定良好的基础。     

电磁式主动悬架模型预测控制器设计

针对已开发的电磁作动器样机,通过对电机控制电路模型进行简化分析,得到电磁作动器往复运动时控制电流可实现范围.考虑作动器约束和悬架许用行程,基于模型预测控制方法设计1/4车辆电磁主动悬架控制器,并分别针对瞬时垂向冲击和随机不平路面工况进行仿真分析.结果表明,相对于线性最优控制主动悬架,模型预测控制可以使车辆获得更佳的行驶平顺性能.     

导航接收机跟踪环路在电磁干扰下的效应律研究

针对在多源电磁干扰下导航接收机跟踪环路失锁规律研究不足的问题，对跟踪环路在双源电磁干扰下的失锁效应模型进行了研究.通过对电磁干扰下相关器输出的等效载噪比数学模型分析，建立了双源电磁干扰下导航接收机跟踪环路失锁的效应模型；然后搭建单源和双源电磁干扰的效应试验平台，对某型北斗导航接收机开展注入效应试验，试验过程中选取了4种不同的干扰信号组合，每种组合下又试验得到了不同的信号功率组合；最后利用试验数据验证了效应模型误差都在1.5 dB以内.该模型揭示了在导航接收机跟踪环路中，双源干扰与单源干扰之间的内在联系，对导航接收机效应规律的进一步研究具有指导意义.      

液力机械传动系参数的优化匹配

本文按系统伦的思想,分析并给出了液力机械传动系统的数学描述.根据系统的输入和响应为随机信号的特点,本文用数理统计的方法,详细讨论了传动系参数优化匹配的目标,建立了液力机械传动系参数优化匹配的数学模型.文中还给出了计算实例.     

基于融合模型的柴油机空气管理系统故障诊断

柴油机作为重要的动力机械,其性能监测和故障诊断得到重视。而柴油机空气管理系统故障包括进气系统漏气、堵塞和EGR阀卡涩等故障将会导致恶化和经济性下降。针对空气管理系统具有较强的非线性,无法建立精确地数学模型等问题,建立了基于数学模型和数据驱动模型的融合模型,针对进气歧管漏气、中冷器堵塞,EGR阀卡滞等故障进行诊断研究。采用机理建模的方法建立EGR流量模型、充气系数模型和基于数据驱动建模的方法建立充气系数模型、进气压力波动幅值模型,利用奇偶方程法进行残差生成器的设计并生成三个残差信号,通过仿真分析可得到故障和残差值之间的映射矩阵,最后,采用模糊推理的方法进行故障诊断。研究结果表明：所构建的故障诊断系统能准确的诊断出空气管理系统的漏气直径为5mm、堵塞至进气流量减少10%和EGR阀卡滞故障在关闭状态。     

压电结构作动/传感器配置优化

提出了一种压电结构中作动／传感器优化配置的新方法．首先用有限元方法建立结构的动力学方程，并用模态方法进行降阶，然后通过Lyapunov方程分别求解扰动输入和作动器输入的能控性Grammian矩阵，通过使作动器输入的能控性矩阵向量在扰动能控性矩阵上投影长度的平方和最大值得到压电作动器的最优位置，同样的思想用于确定传感器的最优位置。     

基于能量流动分析的电磁式馈能型主动悬架控制

针对已开发的电磁式悬架作动器样机进行数学建模,并采用主环/内环分层式结构对其进行主动控制.通过对内环系统的简化分析得到控制电流可实现范围以及不同条件下作动器能量流动状态,并采用模型预测控制方法设计了全主动和半主动2种模式的主环控制器,分别侧重于车辆悬架系统振动抑制和不平路面振动能量回收.在不同路面输入条件下进行仿真对比分析,结果表明,相对于传统被动悬架,电磁式悬架作动器在全主动模式下消耗蓄电池能量,但可以将车辆乘适性提高30%,而在半主动模式下可以回收路面振动能量并将车辆乘适性提高10%.     

考虑滤波环节寄生电阻的三相电压型逆变器的数学模型分析

针对三相电压型逆变器这个时变的、耦合的、多输入、多输出的开关型非线性系统,应用开关函数建立了考虑滤波环节寄生电阻的系统数学模型,引入开关周期平均算子将时变的系统转化为连续系统,建立了系统的大信号动态数学模型,同时应用小信号扰动法建立了系统的小信号数学模型,得出从占空比输入到逆变器输出的传递函数。讨论了大小信号模型的适用范围,分析了小信号模型中寄生电阻对系统频率特性的影响。理论分析和仿真结果表明,不考虑寄生电阻理想情况下的逆变器稳定性能差于考虑寄生电阻的非理想逆变器。因此,在分析逆变器稳定性能和闭环设计过程中,可优先考虑理想情况下的逆变器数学模型。     

一种新型电磁式执行机主动振动控制的理论分析

对一种新型电磁式执行机主动振动控制进行了研究，建立了实现振动控制的原理图，推导了电磁式执行控制振动诉动态方程及电压方程。     

超磁致伸缩微致动器车削系统的动力学分析

考虑温度及预应力的影响,建立了应用于车削加工系统的超磁致伸缩微致动器动力学模型,并讨论了温度及预应力对其振动响应的影响.预应力对磁滞及理想磁化模型的超磁致伸缩微致动器模型输出位移的影响变化趋势相同,都出现"翻转"现象,在激励磁场小幅值范围内,系统的输出位移随着预应力的增加而减小,随着激励幅值的增加而增加;当激励磁场幅值较小时,温度对输出位移的影响较小,但是当激励磁场幅值较大时,输出位移随着温度的升高而明显减小.该结果对如何处理预应力、温度、超磁致伸缩材料的滞回的影响提供了理论依据.     

电磁脉冲与电路之间能量耦合辨识建模方法

针对现有机理建模算法普遍存在计算电磁脉冲过于复杂的问题,探索基于实验统计的电磁脉冲效应仿真新方法,利用系统辨识,对以集成稳压电源电路为实验对象的电磁脉冲能量耦合建模进行了研究.由标准信号发生器产生的阶跃信号和方波信号作为激励,基于最小二乘法的OE(output error)模型对能量耦合传递函数进行建模,并用不同幅度的激励及其响应实测数据验证辨识所得模型的预测能力.结果表明,所得模型能较好地预测出响应波形,阶跃信号波形拟合度分别为90.1%,78.7%,76.0%,方波信号拟合度为61.4%.证实了利用系统辨识对电磁脉冲响应建模的正确性.     

超磁致伸缩驱动器理论分析及实验研究

针对超磁致伸缩位移驱动器(Terfeno1-D棒6mm×80mm)进行了实验研究,主要考虑输入电流、预压力、温度与位移输出特性之间的变化关系。通过己有设备构建实验平台,在不同的条件下对驱动器输出特性进行实验,实验结果与理论分析一致,揭示了输入与输出的特性,为驱动器的优化奠定了基础。