基于Matlab/Simulink的转速控制系统设计与应用

风力发电机组由于受到风切变的影响会产生各种冲击,造成行星齿轮的破损和风电设备的各种故障。针对不同转速下风力发电机行星齿轮故障信号及振动运行情况开展实验教学与研究,利用实验室现有风电齿轮箱试验台,基于Matlab/Simulink设计、开发一套转速控制模块。通过该模块可有效控制及模拟风电发电机组的启、停及波动情况下运行状态;利用采集到不同运行状态下行星齿轮断齿运行情况,通过后续数据分析对比验证了设备的可靠性,为今后开展行星齿轮各种运行状态下的实验教学及科研提供了实验平台。

智能约束层阻尼结构动力学建模及振动主动控制研究

基于耗散坐标与GHM(Golla-Hughes-Mctavish)模型建立智能约束层阻尼悬臂梁结构的动力学模型,并研究智能约束层悬臂梁结构的振动主动控制。针对结构模型自由度过高问题,分别在物理空间和模态空间对结构模型进行联合降阶处理。先通过具体算例验证了该研究建模方法的正确性,然后比较研究了压电片和黏弹性层铺设位置对系统振动控制效果和控制成本的影响。最后验证了结构简化模型的普遍适用性。研究结果显示,在控制器反馈增益相同的条件下,压电片和黏弹性层的位置越靠近固定端,系统控制效果越好,控制成本越小。简化的模型对含有噪声的输入信号也有较好的控制效果。

机动飞行下磁流变阻尼器-转子系统动力学特性

航空发动机在机动飞行过程中,工作条件非常恶劣,飞行过程会产生不规则的瞬态振动,易引发故障。采用有限元法建立机动飞行下基于双线性本构方程的磁流变阻尼器-转子系统有限元模型,并利用Newmark-β数值方法进行求解,研究转子系统在机动飞行过程中的动态特性。在此基础上,考虑磁流变阻尼器作用,研究其对冲击载荷下转子系统瞬态及稳态响应的影响。结果表明,机动飞行开始和结束瞬间会产生瞬态冲击,激发转子系统一阶模态响应。在合适的电流作用下,变阻尼器可以有效抑制机动飞行过程中转子系统瞬态及稳态响应。此外,在机动飞行下,由于轴颈离心率较大,易导致磁流变阻尼器产生非线性行为。

面向接触分离式摩擦发电机的机电耦合研究

因结构简单、功率密度高、可靠性好,接触-分离式摩擦发电机(Contact-separation mode triboelectric nanogenerator,CS-TENG)在环境振动能量采集领域展现出很好的发展潜力.考虑运动电极和固定电极之间的接触碰撞力,本文推导了运动电极的分段线性运动微分方程;结合CS-TENG的等效电路微分方程,建立了考虑电极间距非线性变化的机电耦合模型.利用谐波平衡法和弧长延拓技术,求解CS-TENG的动态输出特性并判断系统稳定性.采用数值积分和动态测试两种手段,验证谐波平衡结果的准确性.分别讨论激励幅值、接触刚度以及结构阻尼参数对系统动态输出特性的影响规律.结果有助于CS-TENG结构优化设计和工程实用化发展.

摆式摩擦发电机非线性机电耦合建模研究

面向摆式摩擦发电机结构优化设计需求,开展非线性机电耦合建模与参数敏感性分析,以推动其向工程实用化方向发展.在摩擦发电机理分析的基础上,构建等效电容拟合函数;结合能量原理和等效电路法,建立了考虑摆角非线性变化的机电耦合模型.利用谐波平衡法,解析求解摆式摩擦发电机的周期稳态输出,并判断结果稳定性.结合数值积分和动态测试两种手段,验证谐波平衡分析的准确性.与线性模型结果进行深入对比,并考察了不同设计参数对摆式摩擦发电机输出特性的影响.考虑非线性效应,模型预估的工作带宽显著增加(相对增量83%).文章提出的机电耦合模型能够有效避免线性模型对工作带宽的低估问题,显著提升输出性能估计的准确性;增加激励幅值、降低系统阻尼或减小电极夹角,均有助于提升摆式摩擦发电机的输出表现;在实际设计时,需综合考虑间隙长度和摩擦力幅值,以使摆式摩擦发电机输出表现处于较优状态;构建多种拟合模型用于表征设计参数与输出性能的关系,可作为摆式摩擦发电机输出性能设计的依据.

威胁还是挑战:人工智能使用对员工创新绩效的双刃剑效应

在数智化时代,人工智能在工作场所的应用不断深化,其对员工创新绩效的影响仍需深入探索。基于压力认知评估理论,本研究通过对387份问卷多时间节点的数据进行分析,结果发现,人工智能使用会通过威胁性评估抑制员工的创新绩效,但会通过挑战性评估提升员工的创新绩效,威胁性评估和挑战性评估在人工智能使用对员工创新绩效的影响中起中介作用;领导AI符号化不仅调节人工智能使用与两类认知评估之间的关系强度,还显著调节人工智能使用通过两类认知评估影响员工创新绩效的间接作用,但当领导AI符号化程度高时,挑战性评估的中介作用更强,而威胁性评估的作用更弱。研究结论揭示了人工智能使用对员工创新的双刃剑效应,为智能化工作场域中的员工创新管理提供了实践启示。

大型永磁直驱发电机磁固耦合特性研究

该文开展大型永磁直驱发电机磁固耦合特性研究。采用共形映射方法,计算考虑齿槽效应的气隙磁场标量磁势;基于离散电流元和磁等效电路模型,定量模拟发电机定转子局部的磁饱和效应,通过数值迭代得到气隙磁场强度分布;引入一系列均布的磁等效弹簧,模拟定转子之间的耦合作用,建立永磁直驱发电机磁固耦合有限元分析模型。以实际在役兆瓦级永磁直驱发电机为对象,通过电磁有限元计算结果验证所提出的气隙磁场强度分析方法;基于金风兆瓦级永磁发电机测试平台,开展转/定子耦合系统模态测试,与理论模型得到的固有频率和模态振型进行对比。在此基础上,分析气隙长度和转子转速对耦合系统固有频率的影响。研究结果对于准确评估发电机振动能量、规避危险共振点指导机组设计等均具有重要的参考价值。

弹性地基上非对称多孔功能梯度材料夹层板的自由振动

基于精细剪切变形理论研究了弹性地基上的非对称孔隙功能梯度材料(functionally graded material, FGM)夹层板的自由振动。结合该理论提出了一种新的非对称多孔FGM夹层板在弹性地基上的自由振动模型,且该模型只包含四个未知变量。控制方程是通过Hamilton原理建立的,并通过Navier法获得了其在四边简支下的固有频率。将模型退化为无弹性地基的非对称FGM夹层板以验证模型的准确性。最后详细讨论了参数变化对弹性地基上的非对称多孔FGM夹层板的自由振动行为的影响。研究发现,在不同的弹性系数下,非对称多孔FGM夹层板的固有频率会随着边厚比的增加而增加,而体积分数指数的增加对于不同弹性系数下的非对称多孔FGM夹层板的固有频率有不一样的变化。

用声发射技术与小波包分解确定转子系统的碰摩位置

提出了一种确定多盘转子系统碰摩位置的方法。这种方法基于声发射传感器的采样数据，并用小波包分解对数据作进一步处理，然后用互相关的方法得到结果。声发射方法经常用来发现缺陷并确定缺陷的位置，但是由于转子系统的碰摩是一种非常复杂的情况，所以很难利用通常的方法来确定碰摩位置。首先用小波包将信号分解到不同的频段上，然后再对分解后的信号分别用互相关方法，并进行比较相关系数来确定碰摩点位置。文中给出了仿真信号与试验数据的处理结果。

碰摩转子系统中的阵发性及混沌现象

分析了一个由油膜轴承支承的转子在碰摩时的振动特性。转子转速与系统的阻尼被用来作为控制参数以研究进入和离开混沌区域的路径和系统的各种形式的周期、概周期与混沌振动。结果证明碰摩转子系统所展示的混沌振动、阵发性现象以及周期振动的广谱特性，可以被用于诊断转子系统的碰摩故障。

水泵水轮机组状态监测与故障诊断系统

水泵水轮机组状态监测与故障诊断系统是针对大型抽水蓄能电站水泵水轮机组的运行特点而设计的，它用于机组稳定性状态监测及跟踪分析。该系统包括状态监测、信号分析、故障诊断3个主要功能模块以及其他辅助模块。状态监测模块实现实时监测并报警；信号分析模块提供多种分析方法，可对监测获取的数据进行分析；故障诊断模块能自动对机组进行评价和对可能发生的故障进行诊断。运用该系统，能完整地掌握机组运行的当前状态和历史数据，为实现预测性维修、延长机组大修期限提供决策数据和帮助，并为电站设备的安全、高效运行提供了保障。

转子 - 轴承系统发生动静件碰摩时的混沌路径

分析了一个由油膜轴承支承的转子系统在发生动静件碰摩时的振动特性。转子转速与不平衡量被用来作为控制参数以研究进入和离开混沌区域的各种路径以及系统的各种形式的周期、拟周期与混沌运动。结果证明碰摩转子系统在进入和离开混沌区域时可经由倍周期分岔、阵发性和拟周期路径，以及一种由周期运动直接到混沌状态的突发路径。

汽轮发电机组在线状态监测与故障诊断系统

大型高速旋转机械是工业企业中的关键设备，跟踪监视这类设备的运行状态并及时有效地处理转子故障，具有重要的经济价值。本文针对故障诊断领域的特点研究建立了一个用于汽轮发电机组状态跟踪及故障诊断的专家系统。该系统能够时常见的转子故障提供状态跟踪分析及故障诊断功能。对复杂疑难的转子故障，则以其完备、灵活的数据管理功能，辅助人类专家的诊断工作。该系统采用Ｃ语言建立数据库，知识库及推理机，纪录并管理反映机组状态的各类参数及其历史趋势数据，采用模糊逻辑和证据理论方法，依据层次诊断模型，对机组故障征兆进行推理，并对结论作出详细解释。

基于贝叶斯网络的轨道交通司机胜任力评价

根据调查分析得到轨道交通司机胜任力评价的4个一级评价指标和16个二级评价指标。将此评价指标作为变量,基于贝叶斯网络原理,构建司机胜任力贝叶斯网络。选取职业心理特征和职业理论特征作为中间节点,规章制度掌握程度、车辆理论知识水平、学习能力和复杂反应能力作为父节点,司机胜任力作为子结点,得到简化的司机胜任力子贝叶斯网络。利用该子贝叶斯网络对实例的分析结果表明:司机职业心理特征对司机胜任力影响较大;评价结果准确地反映了司机胜任力各项评价指标间的相互作用关系;该方法可为司机的选拔、培训和退役提供定量分析的依据。

轨道交通司机胜任特征模型构建

轨道交通列车安全、稳定、准点的行驶不仅对各种硬件设施提出了各种技术标准的要求,而且对轨道交通司机的各项素质和业务技能提出了更高的要求。根据我国轨道交通司机的工作环境和岗位特点,结合文献分析、行为事件访谈编制了轨道交通司机胜任特征问卷。通过对1 080份问卷数据的分析,构建出轨道交通司机的胜任特征模型,该模型包含职业技能特征、职业心理特征、职业基础特征以及职业理论特征共4个维度17个指标。在此基础上,使用AMOS软件对模型进行验证性因素分析,结果表明:所建立的轨道交通胜任特征模型具有一定的科学性和实用性,为轨道交通司机的管理提供了借鉴。

挤压油膜阻尼器支承的转子系统的非线性振动

分析了一个3质量转子一阻尼器系统的非线性振动特性。该系统是由一个带对中弹簧的挤压油膜阻尼器支承的。研究表明，当不平衡或供油压力或挤压油膜阻尼器的静偏心比增大时．由于油膜力的非线性特性，将引起施加在系统上的阻尼增大。相应地，阻尼的这一增大引起了系统共振位置的大幅值漂移。在设计阶段，必须等虑这一因素以适当地选择参数。实验结果验证了分析结果。

磁摩转子系统中的碰擦分岔现象

对于旋转机械中的常见故障这一－－转子与定子碰摩，应用非线性动力学理论分析了一个简单碰摩转子系统的碰擦分岔现象。通过对运动微分方程的数值积分。研究了转速比变化时系统具有的各种形式的分岔。结果表明：系统的运动具有周期与混沌运动交替、周期递增现象，倍周期分岔，以及随控制参数的减小运动从的周期轨道分岔为混沌吸引了。系统的这非线性特征对于准确地诊断这一故障具有重要意义。

防微杜渐 “设备医生”大显身手——浅谈设备状态监测与故障诊断技术的应用和发展

我国现代工业及科学技术的飞速发展使机械设备日趋大型化、高速化、重载化和复杂化，功能日趋完善，自动化程度越来越高。在此背景下，单个部件的故障会影响整个设备甚至整个生产线的正常运行。因此，设备的状态监测与故障诊断就显得越来越重要，其经济效益也十分显著。

基于经验小波变换的机械故障诊断方法研究

经验小波变换(EWT)是一种新的自适应信号分解方法,该方法继承了EMD和小波分析方法的各自优点,通过提取频域极大值点自适应地分割傅里叶频谱以分离不同的模态,然后在频域自适应地构造带通滤波器组从而构造正交小波函数,以提取具有紧支撑傅立叶频谱的调幅-调频(AM-FM)成分。本文将该方法引用到机械故障诊断中,提出了一种基于经验小波变换的机械故障诊断方法,并与EMD方法进行了对比分析。仿真结果表明,经验小波变换方法明显优于EMD方法,能有效地分解出信号的固有模态。与EMD相比较,该方法具有分解的模态少,不存在虚假的模态,计算量小,且在理论上具有易理解性等特点。最后将该方法应用到转子碰磨故障诊断中,实验结果进一步验证了该方法的有效性,能够有效地揭示出碰磨故障数据的频率结构,区分碰磨故障的严重程度。

用小波时频分析方法研究发电机碰摩故障特征

将小波分析方法中的尺度谱和相位谱引入设备故障 诊断领域,详细介绍了小波尺度谱和相位谱的定义,通过 对仿真数据的分析介绍了尺度谱和相位谱的特性,发现它 们较传统的频谱分析更适用于非线性信号的分析,并总结 了在实际应用小波尺度谱和相位谱时应注意的问题。最后 着重用小波尺度谱和相位谱对碰摩故障的仿真数据和试验 数据进行分析,结果表明小波尺度谱和相位谱在碰摩故障 数据的分析方面具有明显的优势,它能更好地揭示碰摩故 障信号的频率结构,并分析得出碰摩信号一些故障特征。