双控制回路电静液作动器建模及控制器设计

针对典型电静液作动器存在响应速度较慢的问题,将伺服阀引入其中,采用压力和位置双控制回路体系,阐述了其工作原理和建立了数学模型。同时作动器作为参数不确定性和外负载力变化的系统,在压力控制回路中,考虑其不确定性范围和性能指标要求基础上,基于定量反馈理论(QFT)设计了压力控制器。在位置控制回路中,运用动态压力校正伺服阀流量,消除外负载力的影响;并把位置误差引入压力控制回路,以提高其响应速度。仿真结果表明,其综合性能较好且便于工程实现。     

混合隔振系统中电磁作动器的优化设计

由于混合隔振系统中的电磁作动器对电磁力、体积重量、损耗等指标有着严格的限制,因此电磁作动器的优化设计显得十分重要。为此,提出了电磁作动器系统参数(包括几何尺寸参数和电参数)的优化设计方法,推导了电磁作动器总损耗与系统参数间的关系。通过有限元分析软件ANSYS中的优化设计模块,使用ANSYS参数化设计语言建立了在保证电磁力及体积限制条件下,以总损耗最小为目标函数的三维参数化分析模型,多次循环迭代求解后得到了较为优化的系统参数。仿真及实验结果表明:按照该方法设计的电磁作动器能够满足各项设计指标要求,且性能比其他参数下更为优化。     

主动悬架系统中作动器模型的建立及性能分析

主动悬架系统通过液压装置产生的作用力,改善汽车的行驶平顺性和行驶安全性(通过性),在设计实车主动悬架系统的工作中,考虑到主动悬架液压系统的动态特性会影响作用力的变化过程,首先对主动悬架系统作动器的工作状态进行分析,建立主动悬架系统的数学模型,并对它们的动态特性进行计算和分析,为主动悬架控制系统的合理设计提供理论基础.     

一种混合式隔振器及其特性研究

为降低隔振系统在共振频率点的振动传递率,隔振器共振频率点阻尼应较大,为减小高频振动传递率,高频段阻尼应较小,被动隔振器阻尼无法满足该要求.提出了一种混合式隔振器,作动器根据隔振器上下点相对位移产生作动力,通过设计作动力对相对位移的传递函数,可实现阻尼随频率变化的要求.在此基础上对其特性进行了仿真研究,结果表明,由此混合隔振器构成的隔振系统在共振频率点和高频段对基础的传递振动都得到降低.     

磁致伸缩作动器的设计与性能分析

在分析超磁致伸缩材料特性的基础上设计了一种微位移作动器.通过有限元分析,对作动器的结构进行优化,得到均匀的偏置磁场和激励磁场;设计了预压力加载结构和强制冷却结构.对该作动器的动、静态性能进行了测试,结果表明:作动器基本上工作在线性区域内,其位移伸缩量大,低频动态性能较好,高频谐波分量影响较小,相位延迟较小,同时也证明了对作动器的磁场分析和结构优化是正确的.     

车辆悬挂复合式电磁作动器设计及试验

为缓解电磁悬挂系统振动控制与能量回收之间的矛盾,提高工作可靠性,提出了一种基于电磁减振技术和磁流变阻尼技术的复合式电磁悬挂系统结构方案,并设计了基于无刷电机和磁流变阻尼器,集主动、半主动控制和馈能功能于一体的复合式电磁作动器,同时对复合式电磁作动器的主动出力、变阻尼以及馈能特性进行了试验研究,结果表明:该作动器主动出力范围大,阻尼调节范围宽且馈能效率较高,满足车辆悬挂应用要求。     

液动冲压发射系统发射过程仿真分析

为了研究液动冲压发射系统的工作特点,分别建立了该发射系统的主要组件如蓄压器、发射阀、冲压器的数学模型。在此基础上,进行了整个液动冲压发射系统发射过程的仿真计算,并对仿真结果进行了分析。结果表明:所建立的数学模型正确,基本反映了发射过程中的各主要部件的动态特性。这些模型不仅可用于分析液动冲压发射系统的工作特性,还可为该系统的总体论证与关键部件的设计提供理论依据。     

磁致伸缩材料及其作动器设计

对磁致伸缩材料的伸缩性能进行了测试．用磁致伸缩材料设计主动振动控制作动器,解决了作动器的发热问题,设计了偏磁场和可控的交变磁场及相应的电场．校验证明,所研制的作动器具有频响范围广、作用力大等优点．     

磁致伸缩作动器的位置跟踪补偿控制

为提高磁致伸缩作动器控制精度,以 Jiles-Atherton 磁滞和动力学模型为基础,通过优化偏执磁场和预紧力来提高作动器线性度,并基于前馈控制、PID 反馈控制及柔性神经网络理论,提出了前馈补偿 PID 及柔性神经网络前馈补偿 PID 控制策略。同时,以偏置正弦和阶跃为指令信号,研究作动器的位置跟踪和补偿控制。仿真表明：相比常规 PID 控制和前馈补偿 PID 控制,柔性神经网络前馈补偿 PID 控制具有更好的位置跟踪效果和抗干扰能力,具有无振荡、无超调、响应速度快的特点。     

变负载下超磁致伸缩作动器非线性动力特性分析

针对应用于混合隔振系统的超磁致伸缩作动器,建立了其耦合磁弹性的动力学方程。在磁致伸缩材料二次畴转模型和均质能量场磁滞模型基础上,分别分析了变应力对Terfenol-D材料饱和磁致伸缩、磁滞算子、矫顽场分布函数以及交互场密度分布函数的影响,并通过实验数据进行最小二乘参数识别和多项式拟合得到了考虑变应力的二次畴转模型和均质能量场磁滞模型,该模型可以有效地应用于变负载下Terfenol-D杆磁致伸缩的计算。通过对作动器耦合磁弹性动力学方程进行数值求解,得到不同频率及不同应力下外部激励磁场与作动器输出位移之间迟滞非线性关系。结果表明:相同频率下增大负载力,滞回环倾斜角度不变但其面积增加,作动器能量转换效率降低,同时负载力对作动器的幅频特性影响十分明显。