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。     

基于2．5维有限元方法模拟高速列车产生的地基振动

为了研究高速列车运行产生的地基振动,发展了分析移动荷载作用下轨道和地基动力相互作用的2．5维有限元数值方法．通过对沿轨道方向坐标变量的傅里叶变换将三维问题降为二维平面应变问题,进而在垂直轨道的平面内进行有限单元的离散和求解．轨道及其下的道床层被简化成铺设在地基表面的复合欧拉梁,而具有复杂物理力学性质的地基土层则用2．5维四边形等参单元来模拟,两者通过共有节点进行集成．同时开发了频率相关黏壶单元来吸收有限单元区域边界上的外射波,从而模拟列车运行荷载产生的波动从近场有限元分析区域向地基无限远处的散射．通过数值求解得到垂直轨道平面内的振动解,再通过沿轨道方向的波数扩展得到轨道和地基振动的时域响应解．为了验证本文方法的正确性和可靠性,针对均匀半空间表面作用移动点荷载的情况与解析解结果进行了对比．基于轨道一地基动力相互作用分析模型,对低于或超过轨道一地基系统临界速度的列车运行情况进行了数值考察;通过分析可知在软土地基上运行高速列车时有可能进入跨音速状态,从而引起轨道结构和地基的共振．这种共振现象危及高速列车的运行安全,同时会加速轨道线路的破坏．     

挠性航天器大角度机动的振动抑制控制

建立了带变速控制力矩陀螺群的挠性航天器的动力学模型,应用误差四元数来描述姿态运动,将星体大角度姿态机动问题转化为误差四元数的调节问题.针对挠性航天器三轴同时姿态机动时挠性附件的振动抑制问题,提出了基于动态输出反馈控制的振动抑制方法,设计了仅利用姿态四元数而无需以角速度测量、挠性变形位移及速率测量作为反馈的动态控制规律.基于Lyapunov方法证明了所设计的动态控制器保证了姿态的渐近稳定和模态振动的衰减.基于Matlab/Simulink进行了仿真验证,结果表明了所提出的控制方法的可行性和有效性.     

平面柔性并联机器人系统建模与仿真研究

利用运动弹性动力学理论和有限元方法研究了平面柔性并联机器人的动力学建模方法。分析了各运动支链的弹性位移及其耦合关系,提出了柔性并联机器人系统的运动学约束条件和动力学约束条件,综合考虑了构件的分布质量、集中质量、集中转动惯量以及杆件的各种弹性变形的影响,建立了平面柔性并联机器人的动力学模型。以平面3-RRR柔性并联机器人为例,用MATLAB语言编程进行了仿真计算,并用SAMCEF软件的计算结果验证了模型的准确性。仿真结果表明该动力学模型能正确地反映柔性并联机器人的弹性振动特性,杆件的弹性变形对机器人动平台的位置误差和方向误差具有重要影响。     

太空机械臂振动形态三维重构算法及可视化分析

以太空柔性伸展机械臂为仿真模型,利用光纤光栅材料的空分复用和波分复用技术,通过精确检测结构正交多点的曲率信息,实现空间结构振动形态实时感知的仿真分析;通过将运动坐标系和曲率矢量、密切平面结合,分析曲率信息插值方法、空间曲线三维拟合方法及其重构算法;结合计算机图形处理技术开发仿真试验环境,实现多关节空间曲杆柔性仿真结构振动形态的三维拟合和可视化显示.仿真结果表明,所采取的曲率检测方法及其振动形态三维拟合重构算法,比较精确反映了细长伸展结构的低模态振动形态,为进一步工程实现提供了较好的方法分析和实现思路基础.     

车载火炮系统动力学仿真

主要对履带车辆在粗糙地面行驶时车载火炮系统的振动问题进行了动力学建模与仿真,主要有:通过基于三角函数相位的随机抽样法建立双侧不平地面模型、建立三维车体、双侧任意车轮、任意位置座椅在内的坦克底盘的振动模型、车体与火炮的相互作用模型。本文的分析方法将履带车辆的振动对火炮运动的影响体现出来,更加全面和客观的反映了履带车辆行进过程中火炮的运动机理。通过对不同参数的模拟结果进行分析,能够定量的得到各参数变化对车载火炮系统在行进间振动与射击的影响程度,这对于车载火炮系统的设计与优化有着积极的作用     

全地形四轮车结构振动特性实验与仿真

全地形四轮车(ATV)车架挂发动机的结构动态特性好坏很大程度上决定其整车振动舒适性,但目前没有一种简单、有效且通用的ATV车架挂发动机有限元建模方法。通过对多款ATV结构动态特性的计算和实验分析,提出了分析ATV车架挂发动机结构动态特性的一种简单且具有通用性的有限元建模方法——把发动机简化为具有质量和转动惯量的0维质量单元,在车架上发动机的悬挂位置创建多点约束单元,然后通过MSC.Nastran中的beam单元将多点约束单元与集中质量单元连接起来,以模拟车架与发动机的连接方式。考虑到试验测量发动机惯性参数时受其内部运动部件及机油量等的影响,分析了发动机转动惯量在实测数据的基础上同时减少和增加5%时,对所提出的有限元建模方法分析车架挂发动机动态特性的影响。结果表明所提出的建模方法仍然可以保证对车架挂发动机结构动特性的分析在工程参考误差范围内。该建模方法对于ATV的设计和开发具有简易性和通用性,可在产品设计和改型阶段就能了解车架挂发动机的结构振动特性,提高了产品的开发能力,节约了大量的时间和成本。     

无轴承永磁薄片电机转子不平衡振动补偿控制

无轴承永磁薄片电机转子质量的不平衡振动严重影响了系统的动态特性及安全运行。介绍了无轴承永磁薄片电机转子悬浮力产生机理,推导了悬浮转子的动力学方程,在电磁转矩和径向悬浮力解耦控制的基础上,对无轴承永磁薄片电机转子进行了振动补偿控制,设计了反馈不平衡补偿控制系统,采用Matlab/Simulink工具箱构建了仿真系统,进行了性能仿真试验。研究结果表明:基于反馈补偿控制器的振动控制策略能够较好的抑制悬浮转子振动,大大提高了转子的旋转精度。     

结构振动系统的分散化应变控制

针对一类航天器结构振动控制问题,提出了为适应空间地传感器、控制器特殊要求的应变控制方法。考虑到航天器所携带的计算机硬件资源有限。本文研究了大系统分散控制理论在结构振动应变控制中的应用。建立了结构振动控制分散子系统,设计了分散控制策略,并进行了计算机数值仿真。结果表明方法是有效的。     

加载柔性臂振动的非线性应力反馈控制

用数值仿真的方法讨论了一种用新型的非线性应力反馈律来镇定加载柔性臂振动的问题。该方法使用跟踪微分器取得柔性臂根部应力信号的微分信号,并与根部应力信号一起组成非线性控制输入来控制加载柔性臂的振动.其镇定效果明显地优于有关问题的现有实验结果。