电压跌落下的双馈风力发电机网侧变流器自适应变惯量控制方法

提出电压跌落下的双馈风力发电机网侧变流器自适应变惯量控制方法,控制电压跌落时的直流电压波动,提升电网跌落时双馈风力发电机不间断运行能力。基于双馈风力发电机数学模型特点,引入虚拟同步发电机控制机制,设计用于增强与同步发电机相似的惯性响应和下垂属性的有功频率控制器,和用于调节机端电压和无功功率的励磁控制器,将两个控制器同时作用于网侧变流器,实现双馈风力发电机网侧变流器控制;并通过最优控制原理自适应整定转动惯量与阻尼系数,制定取值规则,使双馈风力发电系统的响应速度与超调量达到最优。实验证明:该方法能够在电压跌落情况下,通过有效控制网侧变流器,实现直流母线电压、无功及有功功率的平稳输出,保证发电机的持续运行,增强了双馈风力发电系统运行的稳定性与可靠性。

具有变惯量的柴油机曲轴系统扭转振动

本文导出了多缸柴油机曲轴扭振系统在考虑变惯情况下的运动方程,首次证明了该系统在不计阻尼和激励力的情况下是一个保守系统。在此基础上,阐述了国内外已有的若干工作的局限性,指出了采用非线性运动方程进行理论分析的必要性。最后给出了对单缸机模型非线性运动方程仿真结果,并与Goldsbrough的实验结果进行了比较。

变惯量曲轴系统扭转振动参数分岔分析

针对变惯量参数在一定程度上影响曲轴系统扭转振动分岔特性,分析曲轴系统转动频率、不平衡激励频率与固有频率近似满足1∶2∶1情况下,变惯量参数与调谐参数对系统分岔行为影响。用多尺度法得到系统共振的平均方程与分岔方程;用奇异性理论得到系统稳态振幅随参数变化分岔图,分析并求解系统发生分岔的临界点,得到系统稳定/分岔区间;选取工程实际物理参数,理论结果与数值仿真对比验证理论分析的正确性。进行变惯量曲轴系统参数分岔分析,有助于曲轴系统优化设计。

内燃机曲轴系统变惯量公式的修正

曲轴系统是一个复杂的非线性系统,其转动惯量是随曲柄转角周期变化的,进行变惯量曲轴的扭转振动分析将有利于研究系统的动态特性.然而,考虑变惯量因素所建立的曲轴扭转振动方程呈现出复杂的非线性特性,变惯量公式的合理与否将直接影响分析结果的准确性.因此,建立合理的变惯量公式对于分析系统的动力学特性至关重要.已有的变惯量公式是在假设连杆摆动不对系统的转动惯量产生影响的基础之上建立的,并未考虑连杆摆动的惯性特性.为了寻求更为合理的变惯量公式,综合分析了已有公式在建立过程中所考虑的各种近似处理,最终建立了一个基于原有变惯量公式的修正公式;继而应用非线性回归分析方法,通过比较各变惯量回归曲线中的相关指数,讨论了不同参数对于变惯量公式的影响,不仅定量地指出了原有公式的不足,而且有效地验证了修正公式的准确性.

基于瞬时动能等效的曲轴系变惯量扭振研究

研究往复运动件变惯量下的曲轴系自由扭振特性.基于瞬时动能等效原则,提出了单缸变转动惯量的精确求解方法;建立了单、多缸曲轴系统自由扭转振动微分方程,并对系统的扭振特性进行了理论分析;对某一多缸柴油机曲轴系进行了考虑变惯量下的自由扭振数值计算.结果表明,变惯量的引入会对曲轴系的固有频率、临界转速、扭转角位移等系统扭振特性产生较大的影响.

带变惯量负载的感应电机模糊控制策略研究

文章对带非线性变惯量负载下感应电机控制系统提出了几种模糊控制策略。将数学模型和启发式学习方法、模糊逻辑和线性多变量控制技术相结合设计了矢量控制系统中的内部电流控制器;采用基于模糊模型的预测控制技术设计了系统外部的转速/位置控制环,以解决电机模型和负载情况的非线性特性。在非线性动态过程的建模中,融入了模糊逻辑和局部线性模型。仿真和实验结果显示,这种新颖的模糊控制策略具备优良的动态性能、较高的鲁棒性,完全满足高精度位置伺服系统的要求。

一种新型转盘式变惯量飞轮的设计与仿真

文章在分析当前飞轮技术的基础上,提出了一种通过转盘的高速转动实现飞轮转动惯量的高频脉动变化的新型转盘式变惯量飞轮。文章首先对转盘式变惯量飞轮的实现方法和组成结构进行了设计和分析,再通过ADMAS构建虚拟样机进行仿真分析,比较了理论分析与ADAMS仿真结果,得到两者能吻合较好的结论,表明了转盘式变惯量飞轮在总体方案上的可行性。最后对转盘式变惯量飞轮的应用进行了分析,说明了该技术在节能和储能技术等方面具有较好的应用前景。

基于变惯量反作用飞轮的小卫星大角度姿态机动控制研究

研究以变惯量反作用飞轮作为执行机构的小卫星的大角度姿态机动控制问题。变惯量反作用飞轮是一种新型的动量交换装置,不仅可以通过改变飞轮转速输出力矩,还可以通过改变其转动惯量实现大范围的力矩输出。文中建立了带有变惯量反作用飞轮的星体姿态动力学方程,设计了姿态控制律和飞轮的操纵律。仿真结果表明,与一般反作用飞轮相比,当小卫星大角度机动时变惯量飞轮的转速更不容易饱和,且力矩的输出范围变宽,可以同时满足小卫星高精度稳定和快速大角度姿态机动的双重要求。

变惯量高效微型飞轮的理论与综合

与传统飞轮不同的变惯量飞轮不与机器的主轴固联，这样变速运动的飞轮折算到主轴的等效惯量不是常数，其动能也不是常数。利用变惯量飞轮的动能波动来抵消原机器中惯性和载荷对机器平稳运转的不利影响，从而平稳机器主轴的角速度波动。在起到同样的平稳效果时，变惯量飞轮的惯量比传统的飞轮小许多。给出了变惯量飞轮的原理以及变惯量飞轮的二种结构型，并相应给出二个计算实例。

基于单片机的变惯量智能伺服控制系统设计

针对军工企业装弹机装填炮弹种类增多的需求所导致的装弹机伺服控制系统转动惯量的变化，如仍采用经典PID控制方式，则会使系统性能下降，甚至失稳；为解决转动惯量的变化带来的控制问题，结合常规PID和神经网络技术设计了位置环的单神经元自适应PID控制算法，并进行了仿真研究；论文给出了控制系统的总体设计方案，进行了系统软硬件的具体设计与工程实现；设计选用基于电机专用数字信号控制器dsPIC30F6010A为整个硬件系统的核心，系统采用电流环、速度环、位置环三闭环结构，由DSC主电路、IPM电路、外围电路、信号检测及保护等电路组成；硬件系统还具备过压保护、过流保护、漏电流检测等能够增强系统可靠性的功能；仿真结果表明，单神经元自适应PID控制能够很好的适应转动惯量的变化，改善了系统的动态性能；经现场试验，装弹机协调器适应多种弹种的切换（炮弹质量在30~45kg），定位精度小于土3mm，调节时间小于150ms。启动和停止时无超调现象，有效解决了军工实际问题。

螺线式变惯量飞轮的研究

利用微分定义法导出了阿基米德螺线上一点的切线和径线垂直线的夹角公式,并且得到了夹角变化规律。选用合适的螺线槽段,使得变惯量飞轮的操纵力远小于可移动质量块的离心力。由于飞轮自身的转动惯量能连续变化使得传动机构也能简化。在这基础上研究了滑块沿径向做等速运动时飞轮动能变化规律,得到输入输出扭矩的变化规律。结果显示输入较小的控制扭矩能得到飞轮较大的输出扭矩,应用于储能能提高传动效率,在实现短时间输入输出大扭矩场合能减小驱动装置的功率。

变惯量多体曲轴轴系发动机动力学仿真

基于拉格朗日方程,在考虑曲柄连杆的变惯量、气缸的摩擦扭矩和燃气压力总指示扭矩的基础上建立了发动机曲轴轴系动力学模型。利用ADAMS内置的参数点坐标、参数化方程功能,在ADAMS内二次开发了集曲轴轴系结构参数、摩擦扭矩参数、负载扭矩参数和发动机点火次序选择的参数化软件。通过曲轴柔性处理获得轴系模态中性文件,由ADAMS/FLEX模块导入到ADAMS中建立了柔性曲轴的发动机多体动力学虚拟样机,结合某型车进行了动力学仿真。结果表明,发动机有效输出扭矩受摩擦扭矩和变惯量扭矩的影响较大,柔性曲轴比刚性曲轴能更好地模拟发动机曲轴,为车辆动态性能仿真提供了良好的发动机模型,并可为发动机的轴系设计、曲轴的强度校核和寿命计算提供准确的载荷。

考虑系统变惯量特性的活塞裙部摩擦分析

为了深入分析活塞裙部摩擦行为,提出了考虑变惯量影响的活塞二阶运动耦合分析模型,结合雷诺方程,计算和比较了考虑变惯量影响与不考虑变惯量影响的活塞裙部摩擦力和摩擦功耗,并讨论了连杆质心位置对于裙部摩擦力和摩擦功耗的影响。结果表明:在考虑系统变惯量的影响下,活塞裙部摩擦力和摩擦功耗都有所增加,增加幅度约为11%,连杆质心位置对于裙部摩擦力和摩擦功耗有明显影响。因此,针对活塞裙部的摩擦学研究应该将系统变惯量的影响考虑在内。

转盘式变惯量飞轮的力矩平衡研究

针对一种转盘式变惯量飞轮力矩不平衡的问题,首先建立了飞轮转盘的离心力矩和弹簧力矩的数学模型,通过matlab仿真分析了两力矩的变化规律,在此基础上提出了使用变刚度平衡弹簧替代原来定刚度弹簧的思路,最后对改进后的变惯量飞轮的离心力矩和弹簧力矩进行了仿真分析。仿真结果表明:使用变刚度平衡弹簧的变惯量飞轮两力矩基本上实现了平衡,不需要气缸产生额外的力矩去补偿变惯量飞轮的弹簧力矩与离心力矩之间的差值,减少了能量的消耗,达到了节能的效果。

考虑连杆比影响的往复式曲轴系统变惯量特性分析

往复式曲轴系统连杆比的变化会影响系统等效转动惯量的大小,而目前应用较为广泛的变惯量公式却忽略了这一因素的影响,这将直接导致系统扭转振动分析出现误差。为了研究连杆比对于等效转动惯量以及系统扭振特性的影响,首先建立了考虑连杆比影响的变惯量公式,并与已有的变惯量公式进行了比较;其次,根据扭振方程的参激非线性特性,应用多尺度方法推导考虑连杆比时系统的主共振平均方程,研究连杆比对于稳态振幅的影响;再次,以某型单缸曲轴系统为例,将两个变惯量公式与精确解进行对比,指出现有公式的不足;最终,利用数值方法研究了基于不同变惯量公式的扭转振动微分方程的振动特性,证明了考虑连杆比的重要性与必要性。

一种自适应变惯量同步锁相控制策略

对于传统的基于同步参考坐标系锁相环(SRF-PLL),电网电压相位非正常变化直接影响频率估计。文章分析了控制器参数对相位与频率的耦合关系影响,提出了一种变惯量同步锁相环(VISRF-PLL)。利用输入频差构建自适应函数,动态调整频率估计环节时间尺度,减弱前向通道的耦合效应。仿真与实验结果表明,所提方法能够降低过渡过程频率波动,提高系统响应速度,更适合频率敏感型变流器。

发动机变惯量曲轴系统1∶1∶1共振分岔分析

为了进一步对发动机实施节能抗振降噪优化处理,深入研究变惯量参数对内燃机曲轴系统扭振分岔特性的影响。利用描述发动机曲轴扭转振动的非线性动力学方程,针对转动频率、不平衡激励频率及固有频率之间关系为1:1:1时的情况,分别利用多尺度法得到并分析了描述系统稳态振动的平均方程。并以某型号发动机为例,得到了不同参数状态下,该发动机曲轴的扭振分岔情况,为其系统性优化设计提供理论依据。

变惯量飞行塔类游乐设施降低旋转驱动功率方法探讨

变惯量飞行塔类游乐设施在运行过程中,惯量随着旋转速度的变化而不断变化。若驱动和制动过程全程选取恒定加速度,则所需的旋转驱动功率将随惯量增大呈线性陡增。使用恒定旋转加速度控制策略计算驱动功率,最终计算得到的驱动功率太大、过于保守、经济性较差。为得到合理的驱动功率,通过解析计算的方法,建立典型的旋转驱动模型,分析变惯量飞行塔游乐设施运动学、动力学等特点,结合其运动过程惯量变化特点,在设备运行时间不变的前提下,给出了更为合理的加速度控制思路,即大惯量阶段旋转选择小角加速度,小惯量阶段使用大角加速度。按照此思路,相较于使用恒定加速度策略,计算得到的驱动功率将大大降低,提高设备的经济性。

变惯量负载的调速系统抗扰动速度控制器设计

针对使用永磁同步电机作为执行机构的高精度交流调速系统中存在负载惯量时变、转矩扰动和未建模动态的情况,利用带遗忘因子的递推最小二乘算法(FRLS)在线辨识系统时变参数,通过扩张状态观测器(ESO)观测参数辨识误差和未建模动态等非线性因素,设计一种集PI控制器、基于FRLS的补偿器、基于ESO的补偿器和鲁棒控制器的复合速度控制器,并分析了闭环调速系统的稳定性.仿真结果验证了该复合速度控制器的有效性.

变转动惯量刚体定轴转动的数值研究

给出一个变转动惯量刚体模型,用数值方法研究了在恒力矩作用下变转动惯量刚体的定轴转动问题.在开始阶段由于转动惯量变化很小,刚体运动与刚体转动惯量不变的情况相似,随着转动惯量变化增大,在弹性恢复力的作用下,刚体角速度呈周期性变化.