主动振动控制系统中电磁弹簧的理论研究

本文提出了具有可控特性的电磁弹簧模型；利用位矢量概念，描述了由电磁和永磁体组成的一对环形磁体间的电磁力计算；用有限元法仿真了电磁弹簧的磁通密度，电磁力，弹簧刚度，结果表明电磁弹簧具有较好的可控特性，便于主动振动控制。     

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。     

基于Simulink的高速电磁阀动态响应分析

利用MATLAB/Simulink软件建立了由磁场强度模型、电磁作用力模型、阀芯运动阻力模型以及回位弹簧作用力模型组成高速电磁阀仿真模型.分析了驱动电压、电磁力、阀芯质量和线圈匝数等参数对电磁阀动态响应特性的影响.仿真结果表明:在一定条件下增加驱动电压,采用质量小的阀芯,选取小的回位弹簧预紧量,减少线圈匝数和降低弹簧刚度,有利于加快电磁阀开启响应速度,而降低维持电压,适当减小工作气隙、增大弹簧刚度,有利于加快关闭响应速度.     

一种新型发动机电磁气门驱动结构及其磁场有限元分析

提出一种新型发动机电磁气门驱动(EVA)结构,并应用有限元法计算其磁场分布,利用虚位移法计算其电磁力.该EVA结构紧凑,体积小,动力性能好,利用空气作阻尼克服使用弹簧易受温度影响和尺寸大的缺点,电磁力能够满足电磁气门驱动的动力性能需求.     

相对论电磁力矩密度矢量

导出了相对论电磁力密度矢量，由此可以在任何惯性系中计算电磁场中匀速运动的电磁极化介质的电磁力矩密度，结果发现：在垂直介质运动方向上，有电场强度对磁化强度、磁感应强度对电极化强度的交叉耦合力矩密度存在；在平行介质运动方向上，电磁力矩密度有膨胀。     

基础振动下电磁换向阀压力流量特性研究

针对基础振动对电磁换向阀压力-流量特性的影响,采用控制阀口压差模拟压力损失的方法,同时考虑基础振动引起的阀芯瞬态液动力和电磁力的变化,建立了基础振动下的电磁换向阀的数学模型和仿真模型,实验验证了模型的准确性,分析了基础振动参数和结构参数对阀的压力-流量特性和流量波动的影响。研究表明:小流量、低压降电磁换向阀对基础振动的顺应性较好;基础振动下存在压力-流量特性降低区域和流量波动失效区域,压差为0.7 MPa时的压力-流量特性降低区域是0.4MPa时的45倍;弹簧刚度小于5kN/m时,减小阀芯质量、增大阻尼系数有利于降低流量波动幅值。该研究对基础振动下电磁换向阀的选型和设计提供了一定的理论参考。     

车用可控刚度油气弹簧刚度特性

为适应多变的道路条件,车辆的悬架系统需要刚度可控的弹性元件.对油气弹簧刚度特性数学模型的分析显示,储气室总容积、环境温度等对油气弹簧的刚度特性有明显影响.通过改变连通储气室数目的方法实现对储气室总容积的控制,油气弹簧的刚度特性也因此得到控制.刚度特性分析表明,可控刚度油气弹簧的车辆应用可以改善行驶平顺性和环境温度适应性.     

基础振动下电磁换向阀设计方法

针对工程机械工作过程中产生的强振动引起电磁换向阀阀芯瞬态液动力和电磁力变化,进而影响电磁换向阀压力-流量特性和换向时间的问题,建立基础振动下电磁换向阀的动力学仿真模型,并通过实验验证模型的正确性。运用多目标遗传算法对振动环境下电磁换向阀的主要结构参数进行优化设计。研究结果表明:阀的最佳设计参数是阀芯质量为0.005 kg,阻尼系数为22.03 N·s/m,弹簧刚度为2 384.8 N·m;优化后,基础振动下电磁换向阀流量波动失效区域降低80%,流量降低区域全部消失,换向时间延长区域降低62%。该研究可为基础振动下电磁换向阀的选型和设计提供依据。     

切向电磁力对永磁同步轮毂电机电磁振动的影响

针对传统电磁振动分析多采用径向电磁集中力加载的方式进行,而忽略切向电磁力对电磁振动的影响的不足,提出了一种基于ANSOFT和MATLAB联合仿真以及ANSYS APDL语言的节点力加载方式,综合考虑电机径向电磁力和切向电磁力对电磁振动的影响。基于该方法,开展永磁同步电机瞬态动力学仿真,分别从时域和频域角度分析径向集中力和节点力加载方式下定子内、外侧变形情况,并建立电磁力、定子结构模态与电磁振动三者之间的内在联系。研究结果表明,时域上切向电磁力使得电机定子齿部切向变形明显大于径向。而在频域上,与切向电磁力密切相关的2阶转矩脉动频率对电磁振动的影响也是不可忽略的。     

永磁同步电动机电磁振动特性及抑制措施

电磁振动水平是永磁同步电动机的重要评价指标之一,为了有效抑制永磁同步电动机的电磁振动,文中首先建立了转子永磁体磁动势、定子绕组电流磁动势与定子齿槽相互作用产生的径向电磁力的解析分析模型。然后建立了电机的变参数矢量控制系统的场路耦合联合分析模型,以一台11 kW内置式永磁同步电动机为样机,利用机械阻抗法得到了电机主要低阶电磁力产生的电磁振动噪声频谱,确定了对电机电磁振动起主要作用的低阶电磁力的频率。最后利用遗传-蚁群算法,研究了通过优化电机的定子齿槽参数有效削弱具有上述频率的低阶电磁力,从而有效抑制电机的电磁振动。结果显示,利用文中方法确定的定子齿槽参数能有效抑制电机的电磁振动,并且对电机的运行性能产生的影响较小。     

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。     

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。     

圆盘振动的主动控制

应用非接触式的电磁作动器，采用模拟器件设计了一整套圆盘横向振动的主动控制系统，并对圆盘进行了振动主动控制实验．其特点是能发出大的控制力、非接触传感，其中功率放大电路具有响应从直流到交流信号很宽频率的响应范围．该系统结构简单，具有较好的控制效果．     

基于主动半主动混合控制的电磁混合悬架系统设计及试验研究

本文提出了一种采用主动-半主动混合控制的电磁混合悬架,并且具有3种工作模式,分别侧重于改善悬架的隔振性、轮胎接地性和综合性能.结合主动控制与半主动控制的优点,建立了主动-半主动混合控制系统.设计了LQG控制策略,并通过遗传算法确定了各模式下的加权系数.进行了仿真分析,结果表明：采用混合控制的电磁混合悬架相比电磁主动悬架,能够明显减少能量消耗,且控制效果与电磁主动悬架相差不大.最后进行了试验研究,试验结果与仿真结果较为一致,从而验证了电磁混合悬架系统结构的有效性和控制方法的正确性.     

考虑电磁激励的水轮发电机组扭转振动分析

为揭示水电机组的机电耦联振动规律,研究了发电机转子轴系在电磁激励作用下的扭振特性．考虑凸极磁极分布对气隙磁导的影响,利用能量法推导了电磁转矩和电磁刚度的表达式;建立了电磁激励作用下的系统机电耦联扭转振动模型;通过模态分析揭示了系统存在零频现象,提出了零频的简化计算方法;利用级数解法求解了系统的稳态响应,并分析了稳态响应的敏感度．实例计算结果表明,提出的零频简化计算方法的精度可以满足工程要求;为控制稳态响应,应减小电磁刚度,降低激磁电流,使内功率角避开敏感区域．研究结果为机组的设计与稳定运行提供了理论依据．     

采用新型电磁动平衡装置的动平衡研究

针对高速转子不平衡产生振动超标的问题,设计了一种基于静磁场的电磁在线动平衡装置;详细讨论了该动平衡装置的基本工作原理和设计方法;通过有限元软件ANSYS建立实体模型,计算并分析了设计参数对该装置所施加电磁力的影响.以转子的动力学有限元模型为基础,通过缩减不平衡响应与不平衡量之间的关系矩阵,采用无试重法识别出转子集中不平衡量的大小,最后通过搭建动平衡试验台实现了转子的动平衡,从而验证了该新型电磁动平衡装置的有效性.研究结果表明,该动平衡装置可以产生用于动平衡的电磁力,并且能够根据无试重法识别出的不平衡量值施加电磁力于高速转子,有效地抑制振动幅值.由于受结构和工作原理的限制,该电磁动平衡装置更适用于高速精密转子的在线动平衡.     

被动式电磁阻尼器的实验研究

提出了一种无须控制、采用直流电工作的被动式电磁阻尼器。通过实验研究了该阻尼器通以不同电流时对转子系统瞬态和稳态振动的抑振效果。结果表明,被动式电磁阻尼器设计思路可行,抑振效果明显,性能可靠,有推广应用前景。     

电磁悬浮轴承刚度和阻尼设计

建立了电磁悬浮轴承的力学模型，对具有不平衡的转子的振动进行了控制分析，由于电磁悬浮轴承具有可控刚度和阻尼特性，因此可利用等效刚度和等效阻尼概念选择控制系统参数，简化设计过程，对一实例进行了具体分析，证实这种方法可行，分析结果还表明，若控制参数选择合理，将获得令人满意的减振效果。     

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%.     

翼型绕流不同频率展向振荡电磁力减阻控制实验研究

研究结果表明展向振荡电磁力可控制湍流边界层,电磁力的振荡频率对湍流的控制效果有影响,但并未讨论电磁力振荡频率对控制效果的影响机理。实验研究了不同频率展向振荡电磁力控制翼型绕流的减阻效果及其影响机理。实验在转动的水槽中进行,在翼型的背风面包覆展向振荡电磁力激活板,并将其浸入水槽中,利用应变传感器测量翼型的阻力,基于意法半导体公司生产的微处理器开发电磁力控制器,用于控制电磁力的方向和振荡频率。研究结果表明展向振荡电磁力对翼型绕流具有减阻效果,对比分析了不同频率的展向振荡电磁力的减阻效果,发现电磁力的振荡频率为20 Hz时减阻效果较优,减阻效率可达到18%;展向振荡电磁力可减小翼型阻力的振动幅值,具有减震功能;当电磁力的振动频率与阻力曲线内小波动频率相近时,电磁力的减阻减震的效果最佳。