机械网络运动方程与构网型VSG惯量阻尼的比较

随着新能源和电力电子设备的广泛应用,新型电力系统面临着多方面的不稳定性挑战。为了克服这些挑战,采用构网型(grid-forming,GFM)控制技术,可以通过电压支撑和主动惯量调节替代同步机,以确保电力系统的稳定性。但构网型变流器自身的惯量阻尼机理尚不明确,其阻尼系数往往被忽略。该文从机械系统的运动方程出发,首先通过推导质量-弹簧系统的运动方程和构网型虚拟同步机控制方程本质上都是二阶微分方程;然后,通过实验仿真验证了机械网络和电气网络的惯量阻尼机理的一致性;最后,通过Matlab/Simulink仿真在IEEE 39节点系统中验证构网型VSG的阻尼系数在维持稳定同步状态中的关键作用。

用于MEMS惯性开关的微弹簧有限元动力学分析

设计水平和垂直方向两种驱动形式MEMS(micro-electro-mechanical system)惯性开关,应用ANSYS10.0有限元软件对其中的镍质微弹簧结构进行实体建模和动力学模拟分析,得到其在动载荷下的应力分布情况和端部位移响应曲线,并比较静动载荷下结构参数对微弹簧水平和垂直方向上弹性常数(klevel和kvertic)的影响规律。文中的有限元动力学分析方法为较准确地评定类似MEMS微弹簧弹性常数提供一条有效途径,具有工程实际应用价值,特别是为动载荷下工作的惯性类微器件中弹簧的进一步优化与加工提供重要依据。

基于在线辨识的机器人惯量前馈控制仿真研究

针对模块化串联协作机器人,当腕部3个关节模块集中在机器人末端时,在机器人运行过程中,本体和负载会对前3个关节产生较大的惯性效应,降低机器人的控制效果.为了消除惯性效应对机器人伺服控制系统的影响,提高协作机器人的跟踪精度,加快动态响应的速度,减少超调量并降低稳态误差,在建立协作机器人动力学模型、计算前馈力矩的基础上,提出了一种基于在线辨识算法的惯量前馈控制技术.由于在机器人运行过程中,各关节电机所带负载的转动惯量不断发生变化,为了实时得到转动惯量实际值,在控制系统中引入变遗忘因子最小二乘辨识算法,对各电机所带负载的转动惯量进行在线辨识.考虑到协作机器人关节中的传动机构多由弹性部件组成,将弹性因素加入到控制系统的设计当中,建立了两刚体弹簧系统被控模型.将转动惯量辨识值输入到前馈通道,实时修正动力学模型中的惯性矩阵,输出前馈电流并叠加在伺服系统电流环的输入端,从而实现前馈控制.最后,在Simulink 环境中,基于实验室研制的一种模块化串联协作机器人对该控制技术进行了仿真验证,结果表明:该惯量前馈控制技术能够显著提升机器人控制系统的响应速度与跟踪特性并降低其超调量,验证了该惯量前馈控制技术的可行性与优越性.

陷波滤波抑制轧机扭振

扭振是机械设备中普遍存在的问题,特别是在轧钢生产线的主轧机上体现得比较突出,破坏设备并对设备运行的稳定性造成较大影响。随着轧机的输出功率和转矩进一步增加,扭振问题显得更为重要。对轧机扭振的抑制是轧机控制系统的一个重要环节。结合日照钢铁1580 mm热连轧工程,阐述和分析了轧机扭振的计算和运用陷波滤波抑制轧机扭振。