飞轮储能用Halbach阵列定子无铁心无轴承永磁电机的设计

为了有效简化系统结构,提高系统功率密度和效率,提出一种外转子Halbach阵列定子无铁心无轴承永磁电机应用于飞轮储能系统的电动机/发电机.阐述了外转子无轴承永磁电机的工作原理;分析了Halbach阵列永磁转子的结构和性能;通过有限元方法对电机的气隙磁场、反电动势、径向悬浮力、单边磁拉力和电磁转矩进行计算和分析;最后采用场路耦合瞬态有限元法分析了无轴承永磁电机的转子涡流损耗.仿真结果表明,与传统的无轴承电机相比,Halbach阵列定子无铁心无轴承永磁电机在气隙磁场、反电动势、径向悬浮力、单边磁拉力、电磁转矩以及转子涡流损耗方面表现出更好的性能,适合应用于飞轮储能系统.     

哈尔巴赫永磁体阵列在无轴承瓣形薄片电机中的应用

磁悬浮转子的拖动系统以其独特的优势,在高转速、长寿命、超密封等驱动领域有广阔的应用前景。由于无轴承薄片电机结构紧凑且只需要三个自由度的悬浮控制,在很多领域具有很高应用价值。通过对传统无轴承瓣形薄片电机的分析,提出利用哈尔巴赫永磁环体取代转子永磁体,并建立数学模型,利用有限元方法对定子单元产生的径向力进行仿真计算,结果表明,由于哈尔巴赫永磁转子结构无需铁芯,使无轴承瓣形薄片电机控制力减至最小,同时减小了转子的转动惯量,提高了电机控制性能和运行平稳性。     

基于模块化的无轴承永磁同步电机控制软件设计

为使无轴承永磁同步电机( BPMSM)控制和调试更方便,设计了模块化的控制系统软件程序.在阐述BPMSM转子悬浮原理的基础上,给出其电磁转矩方程和悬浮力方程,在论述BPMSM数字控制系统功能框图的基础上,提出模块化设计的控制系统软件结构,并给出其各模块的具体实现方法.最后给出DSP中的2种临界资源管理机制,以确保整个软...     

无轴承外转子异步电动机的设计及有限元分析

为了提高飞轮储能系统运行的精度和可靠性,减小转矩脉动及悬浮脉动对系统运行的影响,对无轴承外转子异步电动机径向悬浮力及转矩与电动机结构参数的关系进行了分析,提出了减小转矩脉及悬浮脉动的一般方法.介绍了无轴承异步电动机工作原理,基于此推导了电动机数学模型.结合传统异步电动机设计方法,设计了一台功率为0.5 k W,转矩绕组极对数Pt=2,径向悬浮力绕组极对数Ps=1的无轴承外转子异步电动机.基于有限元软件计算了无轴承外转子异步电动机的磁场分布,确定径向悬浮力、转矩和悬浮绕组电流之间的关系,并得到电动机气隙长度和磁场饱和对径向悬浮力的影响规律,而且考虑了不同槽配比和定子极弧系数对悬浮力及转矩的影响.结果表明,当电动机转矩绕组电流和悬浮绕组电流分别为额定电流2.5 A和2.0 A时,转矩为1 N·m,转子径向悬浮力为105 N,能够实现转子的稳定悬浮.     

电磁轴承系统及其仿真方法

电磁轴承是复杂的机电磁一体化系统,对其进行精确的分析研究是一项相当困难的工作．应用系统的线性简化模型可满足系统控制器设计的需要．如果用实验验证则需的经费大,周期长;而利用计算机对电磁轴承系统进行仿真是一种获得其有关特征的简便、有效的手段．本文以平面内两自由度独立控制方式为基础,介绍在时域内,对于简化为一个质点的转子运动轨迹进行仿真的方法．所得结果已由一个应用实例予以验证．     

无轴承同步磁阻电动机解耦控制策略综述

针对无轴承同步磁阻电动机电磁转矩和径向悬浮力之间存在的强耦合问题,对各种解耦控制方法进行了分析研究.介绍了无轴承同步磁阻电动机的转子悬浮原理和数学模型,总结了国内外无轴承同步磁阻电动机的解耦控制策略,分析了前馈和反馈补偿控制、逆系统控制、神经网络逆控制、支持向量机逆控制、微分几何精确线性化控制、转矩和悬浮力直接控制等解耦控制策略的原理、性能和局限性,讨论了这些控制策略的发展方向.根据无轴承同步磁阻电动机的特点,指出无轴承同步磁阻电动机的未来研究方向:建立考虑磁饱和因素的精确数学模型、电动机参数在线辨识、采用智能控制增加系统的抗干扰能力、解耦控制器的参数优化设计、采用非线性控制理论直接控制非线性系统的策略等.     

电磁轴承支承挠性转子过临界控制器设计

以10 MW高温气冷堆中氦气透平试验转子模型为对象,设计了一种控制器.该控制器采用模态截断的方法获得电磁轴承系统的数学模型,并采用线性二次型Gauss方法,采用了一个同LQG(linear quadratic Gaussian)控制器相串联的相位补偿器,以便有效地阻尼转子的模态振动.经过反复的试验调试和控制器参数修改,不但使转子顺利超越第一阶挠性临界旋转速度,而且实现转子停留在该旋转速度长期稳定的运行,积累了实际工程中电磁轴承支承的转子过临界旋转速度的经验.试验表明电磁轴承能有效地抑制转子的振动.     

轴向电磁轴承发热问题研究

轴向电磁轴承工作时通常会产生相当大的涡流损耗 ,这些涡流损耗会引起磁轴承和转子发热 ,影响转子的悬浮和运转。首先采用有限元分析软件对轴向电磁轴承的发热问题作了仿真计算 ,发现磁轴承线圈中高频电流幅度是影响发热最重要的一个参数。然后采用 L C滤波有效降低了高频电流幅度。最后通过实验证实 L C滤波有效地解决了轴向电磁轴承的发热问题。     

混合磁悬浮水轮发电机组转子承重系统设计与建模

针对水轮机组的重量支承方式和存在的问题,对水轮机组转子系统磁悬浮承重进行研究,设计了一种永磁悬浮装置与电磁悬浮装置相结合的水轮机组转子承重系统.对混合磁悬浮水轮发电机组转子承重系统的结构进行设计时,采用永磁悬浮装置承担水轮发电机组的基本重力负荷,采用电磁悬浮装置承担水轮发电机组的重力可调负荷.考虑到高速运转的水轮发电机组运行的稳定性,系统并不全部浮起转子系统,而是分担转子系统的大部分轴向负荷(即减载).对永磁材料和电磁装置进行了研究和选择,在永磁悬浮装置承重部分对气隙磁场强度与气隙厚度、永磁体体积等的关系进行了分析,对永磁悬浮力大小的影响因素进行了研究;在电磁悬浮部分对电磁悬浮力大小与电磁悬浮装置结构等的关系进行了分析.在此基础上,根据基本电磁理论和承重系统的构造,建立了电磁悬浮支承装置和永磁悬浮支承装置的数学模型.     

转子--轴承系统避开共振的动力修改再设计

针对转子--轴承系统的结构特点,考虑到轴承对结构动态特性影响很大,且具有相对的独立性和易更改性,应用数学规划的思想和方法,建立了系统频率优化的统一数学模型,以特征灵敏度分析为基础,提出了使转子--轴承系统避开共振的动力修改再设计的求解策略及方法.并以一实际转子--轴承系统的数值算例说明其应用.     

基于PSO磁悬浮球系统自适应灰预测控制

目的 针对磁悬浮球系统非线性不稳定和滞后性的问题,提出一种基于粒子群优化的自适应灰色预测 PID (Proportion Integration Differentiation)复合控制策略。 方法 通过在 PID 控制模块的反馈环中引入具有等维新息特征的灰色预测器,对系统误差进行及时反馈修正,以提高控制系统的响应速度和鲁棒性;同时,融合粒子群智能算 法对控制器参数迭代优化,以提高控制系统控制精度和抗干扰能力;最后,在 MATLAB / Simulink 环境下搭建仿真 平台进行对比实验。 结果 验证基于粒子群优化的自适应灰预测控制系统模型的超调量、峰值时间、调节时间显著 改善。 结论 证实该策略可以有效抑制系统滞后性,具有良好的稳定性和鲁棒性。     

移频信号解调算法研究与DSP实现

随着我国高速铁路的快速发展,快速准确的检测列车自动控制系统中轨道电路移频信号参数成为了列车安全运行的重要保证.针对现有轨道电路移频信号检测算法在检测精度和检测时间上的局限,以及传统测试仪在智能化上的不足,对移频信号的频谱特点进行了分析研究,基于频谱特点利用欠采样技术和汉宁窗频谱重心校正算法对移频信号参数进行了解算,并基于DSP搭建了实验平台对算法进行了移植和实测验证.实验结果表明,该算法能够快速准确地自动检测出移频信号的各项主要参数.     

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。     

蚁群算法PID控制器在磁轴承控制系统中的应用

磁悬浮轴承是磁悬浮转轴系统的重要组成部分.由于磁轴承具有较大的非线性,难于控制,采用常规的参数整定方法很难达到较好的控制效果.因此,采用不完全微分PID控制算法,利用蚁群算法根据设定的系统性能指标实时优化控制器参数.仿真结果证明,这种控制器能够很好地满足系统性能指标的要求.     

用于飞轮电池的电动磁力轴承的研究

针对飞轮电池目前存在的主要问题，如价格和可靠性，提出了一种新型被动磁悬浮支承系统，系统由轴向永磁磁力轴承和径向电动磁力轴承两部分构成．从电动磁力轴承的悬浮机理出发，分析转子在特定磁场下运动时的电磁力，建立了转子的状态方程，继而导出稳定运转条件，并通过设计实例导出转子在一定的设计参数下可在任何转速下稳定运转的重要结论．     

基于DSP的磁悬浮轴承数字控制系统

主动磁悬浮轴承是利用电磁铁产生可控电磁力将转子无接触地悬浮于定子间气隙中的一种新型轴承.为了实现高精度的控制,在介绍主动磁悬浮轴承的总体结构及工作原理的基础上,给出了基于数字信号处理器(DSP)TMS320 F2812芯片的磁轴承控制系统的硬件及软件设计方案,分析了变参数PID控制的原理,并对所设计的试验装置的控制策略进行了仿真研究.仿真结果表明:所设计的磁轴承数字控制系统具有稳定性好、响应速度快、超调量小和控制精度高等优点,满足了磁轴承控制性能的要求.     

超磁机器鱼游动数值模拟及其控制

针对管道中微小型机器人的研究和开发,提出一种利用外磁场驱动起小型机器鱼的研究方法.采用合金薄板模拟鱼尾骨架,贴在该薄板的超磁致伸缩材料模拟鱼体肌肉,建立了该问题的力学模型.通过研究机器鱼的游动机理,设计了一种机器鱼的超磁动力驱动器(GMMA).利用调整外界磁场频率,实现神经模拟以控制鱼尾摆动,即机器鱼的游动.结果表明,鱼尾摆动平均驱动力的大小取决于鱼尾的材料参数、几何参数和外磁场频率.特别是当外磁场频率接近系统固有频率时,该驱动力相对较大,该结论可作为鱼尾设计和控制的主要思路和依据.     

深沟球轴承自动合套机设计

针对深沟球轴承质量要求高，生产量大，应用面广，国际市场竞争力差等问题，就国内外普遍关注的深沟球轴承自动装配线重要组成部分——自动合套机的设计原理、结构及组成进行了研究和探讨。结合实际生产情况，给出了自动合套机的控制系统及合套装置的技术方案和设计参数。     

土壤精准管理变量施肥地理信息系统的应用研究

为了因地制宜地对不同田块进行变量施肥管理,达到精准农业要求,开发一个基于组件技术的田间施肥决策地理信息系统.系统采用OLE控件技术--ESRI公司的MapObjects功能组件,在可视化软件平台Visual C++ 6.0上,实现GIS的数据存储与管理、空间查询与分析等复杂的功能,根据土壤测试分析数据和已有的产量等有关信息,可以自动生成田间变量施肥处方,并进行智能决策,获得对土壤的精确管理实施方案.     

协同式专家系统原理方法及应用

介绍了一种普遍模式的协同式专家系统,并就其原理方法分析讨论了协同式专家系统的描述、驱动与组织方式,协同式专家系统的知识表示,协同式完井方法专家系统推理与设计等。以石油工程中完井方法的研究为实例,讨论了协同式完井方法专家系统的设计原理与方法。该理论的提出与应用将有助于人们进一步扩大研究专家系统的思路及范围,深化人工智能的研究内容。