基于Maxwell迟滞机理的压电驱动器非线性动态建模研究

为了描述压电驱动器迟滞非线性动态特性,首先基于Maxwell迟滞机理,利用Matlab/SIMULINK建立了压电驱动器的迟滞非线性动力学模型;然后,根据压电驱动器工作机理,把压电驱动器机电耦合动力学系统分为等效电气子系统、机械子系统以及非线性迟滞子系统,利用试验的方法获取了Maxwell迟滞模型的参数,并建立了非线性迟滞子系统的输入电压与电荷之间的Maxwell迟滞模型;最后,耦合电气子系统、机械子系统建立了完整的压电驱动器迟滞非线性动态模型。模型计算结果与试验结果的对比表明:该模型误差在5%以内,能够实时准确跟踪驱动器的动态特性。     

采用附加谐振器的压电俘能器动力学建模及振动特性分析

基于压电振动系统的Lagrangian方程,推导了含附加谐振器的压电俘能器机电耦合动力学模型,给出了输出电压的频域表达式,探讨了谐振器中弹簧刚度、质量块质量、阻尼系数以及负载电阻、激振频率等参数对输出电压的幅频特性的影响。分析结果表明:附加谐振结构使得压电俘能器出现二阶谐振,随着弹簧刚度的增加,二阶谐振频率逐渐增加;随着质量块质量的增加,二阶谐振频率逐渐减小;阻尼系数仅对二阶谐振峰值有影响,且峰值随阻尼系数的增加而减小;一阶谐振峰值随激振频率的增加而增加,且一阶谐振频率逐渐向二阶谐振频率偏移;负载电阻不影响谐振频率,系统输出电压和输出功率随着负载电阻的增加而增加。     

磁阻发射器电磁制动力抑制方法

分析了磁阻发射器系统组成和工作原理;基于有限元软件,构建了磁阻发射器的仿真模型。对比分析了断路法和限流电阻法对削弱电磁制动力、提高弹丸出口速度的效果;通过仿真和试验研究了不同限流电阻对弹丸速度的影响。研究结果表明:断路法和限流电阻法均可削弱弹丸受到的电磁制动力,从而提高弹丸出口速度,但前者会产生很大的反向电动势,对驱动线圈绝缘强度产生影响;此外,限流电阻不是越大越好,当其达到临界值时,继续增大电阻,弹丸速度不再变化。     

永磁无刷直流电机驱动器并联系统环流的抑制

驱动器并联方式能有效扩大驱动容量,但该方式容易引入环流。为了抑制环流,分析了两个独立电源供电的两台驱动器并联结构系统,阐述了环流的特性,并提出了基于环流反馈的控制结构。这种控制结构通过环流的反馈,只需要控制调整其中一台驱动器,就可减小两台驱动器输出电压的差异,实现环流抑制。仿真结果表明:这种控制结构降低了控制的复杂性,能够抑制环流,实现独立电源供电的无刷直流电机驱动器并联。     

基于ATmega8的程控电流驱动器设计

以ATmega8单片机为程控接口的核心控制电流驱动器,实现了程控电流驱动器的设计方案。电流驱动器采用Buck变换器进行输入/输出功率变换,通过电压、电流双反馈调节的反馈环路控制PWM驱动电路使Buck变换器实现输出电压可调,程控接口根据设定值大小以高频PWM输出方式控制电流驱动器输出相应的电流。进行了性能测试实验,结果表明：程控电流驱动器输出可靠性高,响应时间快,满足设计要求。     

均匀及线性变化水深对移动载荷激励冰层响应特性的影响

为研究水深变化对移动载荷激励冰层响应特性的影响,采用有限元分析软件对其进行了数值模拟,计算得到了均匀水深和水深线性变化时冰层的响应特性。将数值计算结果与实冰实验数据进行了比较,发现临界速度值、冰层位移响应波形特征与实验结果一致,且不同速度下的最大下陷值也与实验结果一致。此外,在总结均匀水深冰层位移响应变化计算规律的基础上,对水深线性变化时的冰层位移响应特性进行了数值计算。计算结果表明:当载荷沿水深增加方向运动时,临界速度大于均匀水深情况;沿水深减小方向运动时,临界速度小于均匀水深情况;沿水深增加方向运动比沿水深减小方向运动更容易使冰层破裂。     

螺栓联结预应力施加方法改进研究

要在各种瞬态行为(碰撞、冲击等)中真实计算出含预紧螺栓结构系统的动态响应,就必须真实模拟出螺栓联结的真实内部应力分布。在以往研究的基础上,改进了只适合简化模型和轴向受力螺栓模型的轴向预紧力施加方法,并提出了使用局部降温法和等效摩擦法联合加载螺栓联结结构预应力的方法。将M24预紧螺栓结构的仿真结果与理论分析进行了比较,结果表明:该方法能够正确地模拟出应力在预紧螺栓结构中的分布,应力计算值误差也在工程允许误差范围之内。     

利用固态继电器阵列实现高精度可调直流稳压电源设计

在利用三端集成式稳压器LMH317构成直流稳压电源的基础上,添加由固态继电器阵列控制导通的高精度电阻,通过计算进行合理取值。由主控制器FPGA执行上位机指令,实现稳压器输出端电压大小调整。继电器AQY210具有电气开关特性,且内阻较小,对输出电压精度影响较小,通过对输出电压的正确标定,使其具有输出范围宽,精度高的优点,能够满足现代工业发展对能源供给装置的需求。     

微结构阵列超精密车床快刀伺服装置及试验研究

各种微结构阵列在LED照明、液晶显示、光学仪器等领域得到了广泛的应用,但其结构细微复杂且形状表面质量要求高,其加工工艺技术研究引起了广泛的关注。本文提出压电陶瓷驱动结合柔性铰链作为刀架的快刀伺服装置,建立快刀伺服系统的机电耦合模型,研究各系统参数对系统性能的影响规律,基于有限元仿真对铰链结构参数进行优化;通过激光位移传感器测试刀具输出位移的线性度;利用研制的快刀系统和超精密车床在红铜材质的圆柱面上进行正弦网格微结构加工,加工结果表明所设计的快刀系统能够准确有效地加工出结构复杂的微结构阵列。     

基于电测法的导引头伺服机构干扰力矩测量及精密装配工艺优化

为了在导引头伺服机构装配过程中减小干扰力矩,基于电测法搭建伺服机构驱动力矩测量系统,采用Labview和Dliphi开发了测量系统上下位软件;在精密装调过程中,通过实时监测驱动力矩,调整装调参数,达到减小干扰力矩的作用。对质量不平衡力矩及活动线缆力矩在驱动力矩中的特性进行了实验验证,确定伺服机构配平和布线方法;对轴承预紧力与伺服机构摩擦力矩关系进行了实验验证,解决自动跑合工艺问题,对减小摩擦力矩波动幅值具有重要意义;测量伺服机构转轴回转误,明确最佳轴承预紧力的工艺方法。基于搭建的驱动力矩测量系统对传统的伺服机构装配工艺进行优化,将依赖技师经验装配的定性方法优化为依赖力矩测量的定性方法。     

基于谐振升压的小型超声波电机驱动器

针对小型化超声波电机应用前景,重点解决超声波电机驱动电路小型化难题,采用谐振升压驱动原理,完成超声波电机驱动器小型化。小型超声波电机驱动器应用谐振升压驱动技术和半桥逆变技术优化了驱动方案,减省了难以小型化的变压器,有效地缩减了驱动电路体积。从超声波电机等效电路建模与LC谐振电路分析出发,研究了驱动电路输出波形、最佳匹配电感的选取以及真实电感对驱动输出的影响,并借助Matlab/Simulink仿真平台分析了谐振升压输出波形。最后通过实验验证了谐振升压电路对柱状行波型超声波电机的驱动性能。实验结果表明,谐振升压驱动电路驱动器性能达标,且比传统变压器式驱动电路体积大幅降低。     

导引头伺服机构干扰力矩测量及精密装配工艺优化

为了在导引头伺服机构装配过程中减小干扰力矩,基于电测法搭建伺服机构驱动力矩测量系统;在精密装调过程中,通过监测驱动力矩,调整装调参数,达到减小干扰力矩的作用。对质量不平衡力矩及活动线缆力矩在驱动力矩中的特性进行实验验证,确定了伺服机构配平和布线方法;对轴承预紧力与伺服机构摩擦力矩关系进行实验验证,解决了自动跑合工艺问题,这对减小摩擦力矩波动幅值具有重要意义;测量伺服机构转轴回转误,明确最佳轴承预紧力的工艺方法。结果表明,所提方法对传统的伺服机构装配工艺进行优化,可将依赖技师经验装配的定性方法优化为依赖力矩测量的定性方法。     

机柜电缆连接结构的力学性能分析

针对机柜电缆连接结构及其安装固定结构件,建立了电缆刚性连接有限元模型和MCT模块预紧力有限元模型,并进行了模型的静力学计算及评估分析,得到了机柜X、Y、Z三个方向的最大振动位移载荷用下的最大应力值。分析结果表明:改变MCT模块的预紧力的大小对整体连接结构的应力分特征影响较小。在此基础上,提出了机柜电缆柔性连接方案,并建立了机柜电缆柔性连接有限元模型。有限元模型结果与刚性连接结果对比分析表明:采用柔性连接方案后,机柜电缆整体连接结构的应力水平大幅度降低,有效地缓解应力集中问题。     

空间电压矢量 PWM过调制技术的应用与研究

在电动车驱动中，为了解决电池低电压下输出大转矩的问题，研究设计了空间电压矢量PWM的两种过调制方法，实验结果表明能够有效提高输出电压，提高输出转矩， 适于在电动车驱动中应用。     

非线性压电振动能量俘获行为建模及其不同参数影响机理研究

如何利用非线性特性来改善压电振动能量捕获性能是工程实际中需要解决的一个问题,为此建立了非线性压电振动能量捕获行为的数学模型,利用定积分法推导了该模型的数值计算方法,并针对不同参数对非线性压电振子输出电能的影响特性进行了数值仿真,结果表明:减小非线性阻尼、增大非线性压电耦合系数均有利于提高非线性压电振动能量俘获的性能;减小非线性刚度能提高低频振动能量俘获的输出,但减小了共振带宽。     

基于MIDAS的大跨度斜拉桥行波效应分析

针对宜巴段三塔四跨斜拉桥工程实例,结合MIDAS软件,进行动态时程分析,对比研究了行波效应对桥塔、桥墩各控制点的位移、剪力以及轴力的纵向地震反应的影响。通过施加-EL-Centro纵向地震波作用,模拟出斜拉桥控制点的位移、内力地震反应最大值,得出结论：对于多塔斜拉桥,行波效应对各桥塔塔底、各桥塔塔顶内力、位移响应的影响不同。     

基于动网格的球阀流场动态特性分析

针对船舶某流体管路系统中的控制球阀在工作过程中易产生涡流、液击等现象,应用FLUENT动网格技术和UDF技术,采用RNGk-ε湍流模型封闭的雷诺平均N-S方程组,对球阀流场进行了CFD动态数值模拟,并与实验流量进行了对比分析,验证了该仿真模型的有效性。在此基础上,分析研究了球阀不同启闭规律、阀腔大小等因素对球阀流场动态特性的影响,为球阀在结构和控制上进行减振降噪的优化提供了理论依据。     

基于重复控制的前馈补偿方法研究

军用移动电站的并网系统在向电网馈电的过程中,当电网电压波动,特别是系统工作于轻载时,会使并网系统输出电流畸变,电流谐波含量增高．在研究传统并网电流控制的基础上,首先提出将重复控制引入电网电压前馈控制计算中,达到抑制电网突变对系统前馈的影响和消除电网周期性扰动产生的电流畸变的目的,提高了系统稳定性;然后采用前馈控制和PI控制器串联方式,保证系统的动态性能．实验结果表明,基于重复控制的前馈补偿方法便于实现,该方法能够降低并网电流总谐波,提高系统稳态特性和并网输出电压质量．     

高功率脉冲产生装置电参数建模分析

建立磁通量压缩发生器运行过程中电参数变化的数学模型,试验研究验证了模型建立的正确性;分析装置运行过程中关键参数变化对输出脉冲电流、功率谱的影响;对装置设计过程中涉及的重要参量进行了分析,给出装置运行时间、初始电阻、初始电感、动态电阻、动态电感等多维变量复杂变化下对系统输出的影响,分析初始电容对系统输出电流峰值、能量谱的影响,给出了影响的拟合公式。     

螺旋轮式管道检测机器人越障性能研究

建立了一种螺旋轮式管道检测机器人驱动系统的三维模型，对驱动系统通过凸台和三通的能力进行了动力学分析。研究了预紧弹簧刚度和预紧力对螺旋轮过凸台能力的影响，讨论了过三通时的几何约束和动力学约束条件，并通过算例分析，验证了模型的正确性。