基于永磁直驱用电磁制动器的设计与研究

针对永磁直驱用电磁制动器制动力大、体积大、发热严重等问题,通过场路结合的方法,简化求解电磁吸力,运用Ansys有限元软件对电磁制动器进行场域求解分析,研究电磁制动器结构尺寸、气隙、绕组匝数、高压吸合时间、低压保持电压等参数对其性能的影响,并设计了一台220 kN的电磁制动器,通过样机的试验验证了计算和分析的正确性。

泵控直驱式线控制动单元的设计与分析

为简化传统汽车制动系统结构,更好地满足智能网联汽车对制动力快速调节的需求,提出了一种泵控直驱式线控制动单元,采用泵控直驱容积伺服技术,通过伺服电机直接驱动双向齿轮泵,实现对制动轮缸压力的控制和快速调节,消除阀控系统的节流损失,有效提升系统效率。在泵控直驱式线控制动单元参数设计及数学建模的基础上,试制了制动单元样机与性能测试平台,分析了轮缸压力变化的响应曲线以及跟随特性。仿真和试验结果证明了泵控直驱式线控制动单元的可行性,12 MPa压力阶跃响应时间为200 ms,系统具有良好的响应速度和稳定性,为线控制动技术提供了一种新的实施方案。

加工中心核心部件——数控转台关键技术探析

在加工中心发展方兴未艾的今天,其核心部件数控转台的重要性日益凸显。基于此,本文对加工中心数控转台常用产品进行了分类,并指出了常见的应用场景,对数控转台的结构和关键技术进行了总体介绍。希望可以帮助数控转台设计者和选用者理清思路,为数控转台研发技术路径提供参考。

永磁直驱地铁列车能耗分析及验证

[目的]地铁列车的永磁直驱技术作为一种新型的牵引方案,在节能、降噪等方面具有一定的优势,特对其节能效果进行研究。[方法]通过理论分析,探讨了永磁直驱地铁列车相对传统的异步牵引电机齿轮传动地铁列车在能耗方面的优势,并以徐州1号线永磁直驱列车为例,介绍了永磁直驱地铁列车的设计方案;结合实际线路情况,计算了永磁直驱地铁列车相对传统异步牵引电机齿轮箱传动地铁列车的节能效果;最后通过试验验证了其优势。[结果及结论]在节能方面,永磁直驱牵引系统相比传统异步牵引电机齿轮箱传动系统具有较高的优势。

基于硬件在环的双挂汽车列车高速横向稳定性控制研究

针对双挂汽车列车在高速超车工况的横向失稳、挂车折叠和甩尾等危险情况,提出了一种基于模糊比例、积分、微分(Proportion、Integral、Differential,PID)控制的直接横摆力矩差动制动控制策略,分别以双挂汽车列车TruckSim非线性模型与四自由度线性模型的质心侧偏角、横摆角速度的偏差及其偏差变化率为目标,设计了2种差动制动的横向稳定性控制策略,分别为仅牵引车控制的单控模式和牵引车加挂车都控制的多控模式,通过MATLAB/Simulink软件和TruckSim软件联合仿真以及硬件在环(Hardware-in-the-Loop,HIL)平台对控制策略的有效性进行仿真验证。结果表明:在高速超车工况下,相较于无控制车辆和单控模式车辆,多控模式车辆的横向稳定性控制系统更能降低车辆的质心侧偏角、横摆角速度、铰接角和车辆后部放大(Rearward Amplification,RWA)系数,在改善双挂汽车列车横向稳定性方面优势明显。

基于晶闸管的模块化组合式直流泄能装置及其协调控制策略

针对模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)高压直流输电技术(high voltage direct current,HVDC)受端交流系统故障引起的直流过电压问题,文中提出一种基于晶闸管的模块化组合式直流泄能装置拓扑及协调控制方法。该直流泄能拓扑包括模块化分布式泄能部分、限流电抗器和集中式泄能电阻3部分,对子模块工作模式进行设计,提出可避免直流泄能装置反复投切的弹性调节泄能的协调控制策略,推导直流泄能装置功率控制及其内部电气耦合关系,给出泄能装置元件参数的设计方法。最后,基于PSCAD/EMTDC搭建MMC-HVDC及所提出的直流泄能装置模型,研究单相和三相接地故障下直流泄能装置的特性及直流过电压抑制效果。结果表明,所提直流泄能装置在协调控制策略下能够分阶段弹性调节泄能功率,有效抑制直流过电压,并有利于故障后的快速恢复。

稀释燃烧对高压缩比直喷汽油机性能的影响

为探究稀释燃烧改善发动机性能的潜力,通过一台1.5 L高压缩比增压直喷汽油机开展台架试验,对比研究了空气稀释、废气再循环(EGR)稀释及复合稀释燃烧在不同稀释程度下对中速、中负荷工况下发动机性能的影响规律.结果表明:稀释燃烧延长了燃烧持续期,降低了有效燃油消耗率(BSFC),减少了发动机传热损失,并降低了CO排放,稀释方式不同会导致HC和NO_(x)排放随稀释率的变化规律不同,但在高稀释率下,相比无稀释燃烧,HC排放升高,NO_(x)排放降低;相较于EGR,空气稀释对燃烧的抑制更弱,稀释边界更宽,BSFC降低效果更好,CO与HC排放显著更低,未燃损失更低,NO_(x)排放更高,且这些规律在相同稀释率、不同EGR占比的复合稀释燃烧的性能参数变化中同样存在,但有效热效率在过量空气系数φa=1.34、EGR率约为5%(稀释率为1.4)时达到最高,这与排气损失更低有关,此时相较原机,BSFC降低了5.7%,NO_(x)降低了33%,均比φ_(a)为1.40时的降幅更大,证明了复合稀释燃烧具备更强的节能减排潜力.

甲醇直喷及高压缩比对点燃式发动机性能的影响

将一台增压直喷米勒循环汽油机改制成高压缩比(13.8)甲醇直喷(MDI)点燃式发动机,在转速为2 750 r/min下研究了甲醇直喷和高压缩比对发动机燃烧、排放及有效热效率(BTE)的影响.结果表明:相同边界条件下,甲醇直喷在中大负荷(平均有效压力(BMEP)≥0.8 MPa)能够提高燃烧速度、缩短燃烧持续期,甲醇直喷由于低压缩温度和高燃料辛烷值,高压缩比下各负荷燃烧均不受爆震限制;甲醇直喷在各负荷下均有利于降低NO_(x)、CO及HC,相同边界条件下甲醇直喷在不同负荷的未燃损失均降低1%以上;甲醇直喷结合高压缩比的最高有效热效率工况点BMEP从原机的1.1 MPa提升到1.5 MPa,当量比燃烧有效热效率从37.4%提升到42.6%,有效热效率提升主要是因为排气损失、传热损失及未燃损失均降低,而进一步提升有效热效率主要受发动机爆发压力极限限制.

全液压坑道钻机定向制动装置的设计及试验

为了保证井下长距离钻井设备的正常定向钻进,根据参数计算和结构设计,研制了矿用全液压隧道钻机摩擦盘定向制动装置。通过仿真,对定向装置工作过程中摩擦片产生的应力场进行了数值模拟,得到了摩擦片的应力分布和转矩。为了验证设计的钻机定向制动装置相对可靠,又开展了现场的工业性试验。结果表明,设计的钻机定向制动装置可以产生很好的制动效果,保障了井下长距离钻进施工的安全。

全液压坑道钻机定向制动装置的设计及试验

基于坑道钻机设备钻探精度以及效率不满足实际钻探要求的问题,利用斜面增力以及材质参数优化的方式对坑道钻机的制动装置进行优化设计。通过仿真试验对坑道钻机制动装置从刚度、制动力矩两方面进行仿真分析发现,制动效果较好,基本满足设计需要。

煤矿钻机定向制动装置的结构设计及试验

为提升煤矿钻机的钻孔效率和钻孔精度,以斜面增力式定向制动装置为研究对象,完成了该制动装置的整体结构设计和关键零部件的材料选型;基于有限元分析软件对制动装置的卡瓦和制动轴的刚度和强度进行仿真分析,得出卡瓦和制动轴可满足工况要求;最后,通过室内试验和工程试验两种方式验证了定向制动装置的制定效果和控制精度,并取得理想结论。

基于滑移率的汽车电子机械制动系统的模糊控制

电子机械制动系统在具有动力性能好、制动反应快、制动更加精确等优点的同时,也存在着传感器较多、控制复杂、故障风险高的问题。针对该问题,依据电子机械制动系统控制的核心——电动机的控制,以及车辆制动时的重要控制目标之一——实现汽车最佳滑移率,提出基于滑移率的电子机械制动系统的模糊控制策略。该策略不需要制动夹紧力传感器的反馈信号,在制动间隙消除阶段,通过检测电动机电流突变,判断电动机是否堵转。在制动间隙消除后,将得到的滑移率送入模糊控制器,产生脉冲宽度调制信号,控制电动机电磁转矩,得到最佳滑移率,使地面与车轮之间的附着力维持在最大值附近。整个制动过程中不再考虑对制动器执行机构夹紧力的精确控制,将控制器、电动机、执行器组成一个闭环系统。在Simulink中搭建的仿真平台证明了基于滑移率的电子机械制动系统的模糊控制策略具有良好的可行性,为进一步研究打下基础。

特高压直流输电线路差动保护改进方案

提出一种差动保护改进方案,利用特定电压、电流数据与线路电阻三者间可等效转换的特定电气三角平衡关系,辅以积分算法具有的低通滤波效果,将线路两端突变量差流作为动作量,将线路两端电压突变量差与线路电阻之比作为制动量,构造改进判据.理论分析表明,当线路发生区外故障时,动作量明显小于制动量;线路内部故障时,动作量大于制动量,判据设置清晰、明确.该方案对采样频率要求不高、整定简洁、结果清晰且不受分布电容电流的影响.以我国±800 kV特高压工程为参照搭建仿真模型,设置3种典型故障对保护判据进行仿真验证.结果表明,所荐方案具有可靠性高、判别灵敏的特点,能准确、快速地识别区内、区外故障,具有较好的工程运用前景.

电动叉车用无刷直流电机混合制动的研究

根据无刷直流电机(Brushless Direct Current Motor,简称BLDCM)的电气制动理论,分析并研究了用于电动叉车上的无刷直流电低速能量回馈制动方式,针对其低速时制动强度不足的缺点,对该制动方法进行了改进,提出了以回馈制动与反接制动相接合的混合制动方式。计算机仿真及电机运行实验证明,提出的混合制动方式不但能实现能量回馈,而且能缩短制动时间,还能有效地实现电动叉车的电气制动。

一种用于电动汽车的永磁同步电机直接转矩控制的简化方法

针对电动汽车的永磁同步电机直接转矩控制问题,研究了相关的电机运行过程。由于传统同步电机发电制动的过程具有减小转矩的特点,这是直接转矩控制的一个重要部分,因此,在分析一般直接转矩控制原理基础上,提出了一种适用于电动汽车的将直接转矩控制与传统发电制动相结合的方法,从而简化了永磁电机直接转矩控制过程,数学分析和仿真的结果说明该方法是有效的。

基于等效滑移率变化率的汽车防抱制动系统模糊直接自适应控制

针对汽车防抱制动系统(Antilock brake system,ABS)车轮角减/加速度和滑移率逻辑门限值控制方法以及常规汽车ABS模糊控制方法的滑移率控制精度不高的缺点,提出汽车ABS模糊直接自适应控制。针对通常将滑移率跟踪误差变化率,或车轮角加/减速度跟踪误差作为汽车ABS模糊控制器输入量其计算值不够准确的缺点,提出车轮等效滑移率变化率的概念和算法,采用车轮滑移率跟踪误差和等效滑移率变化率作为ABS模糊控制系统的输入量,设计出常规ABS模糊控制器,作为ABS闭环控制系统的模糊逼近控制器;采用直接自适应控制方法设计出ABS模糊补偿控制器:它们组成ABS闭环控制系统模糊直接自适应控制器。仿真研究和实车试验表明,该控制器应用于汽车ABS系统取得良好的控制效果,且算法简单、具有实际应用价值。

基于模糊控制的汽车直接横摆力矩研究

为防止汽车产生测滑,针对汽车直接横摆力矩控制,提出了横摆角速度与质心侧偏角联合控制的模糊控制方法。横摆力矩控制采用分层控制方法,设计了模糊控制器和规则制动力分配方法。模糊控制器根据期望值和车辆状态决策出所需的附加横摆力矩,并通过规则制动力分配方法进行主动差动制动实现。采用Matlab/Simulink与Car Sim联合仿真对控制方法进行了仿真验证。结果表明:横摆角速度与质心侧偏角联合控制的横摆力矩模糊控制方法使汽车能够较好地跟踪期望,有效提高汽车极限工况下的行驶稳定性。

CRH3型动车组牵引传动系统的直接转矩控制研究

为了研究高速动车组的具体模型结构及其牵引传动控制系统,采用直接转矩控制(DTC)系统控制异步牵引电机,建立了CRH3型高速动车组牵引传动系统的Matlab/simulink仿真模型,整流部分由四象限脉冲整流器输出3 000 V左右平滑的直流电压,逆变部分由直接转矩控制系统驱动牵引电机。该系统能根据CRH3型动车组的牵引、制动曲线模拟动车组牵引、惰行、制动等各种运行工况。整个运行过程中系统的谐波较小,电压/电流相位差基本能保持在同相或反相运行,功率因数基本接近1;在网压波动和突然失电情况下,机车也基本能保持恒速运行。最后,将该模型仿真结果与京津城际高速铁路的部分数据进行了对比验证。研究结果表明,该模型建模基本正确,同时系统具有良好的稳态和动态性能,验证了直接转矩控制方法的有效性。

基于DYC和ABS分层协调控制策略的ESP仿真

提出了一种基于直接横摆力矩控制器(DYC)和制动防抱死系统(ABS)分层协调控制策略的汽车电子稳定程序(ESP)控制方法,以提高ESP的控制效果。在DYC和ABS的基础上设计了一个协调控制器,将控制系统分成上下层。上层协调控制器根据侧偏角的偏差值和车轮的滑移率计算出对下层子系统的调节量,统一协调下层的DYC和ABS工作。仿真结果表明,采用此协调控制策略,可比单独采用DYC更好地维持车辆的方向稳定性和侧向性能。

基于相平面法的制动方向稳定性分析

基于7自由度车辆动力学仿真模型,利用β相平面鞍点位于稳定域和非稳定域的分界处和初始稳定相点集合对应稳定域的性质,确定了稳定域边界函数,而将能量相平面方法应用于制动方向稳定性分析。对典型转向制动工况下有/无ABS时的方向稳定性进行仿真,结果表明采用β相平面和能量相平面可定量评价制动方向稳定性。