引入ESO的永磁超环面电机无模型预测电流控制

为改善无差拍预测电流控制(DPCC)对永磁超环面电机系统参数的依赖性,研究了引入扩张状态观测器(ESO)的永磁超环面电机无模型预测电流控制(MFPCC-ESO)策略。根据永磁超环面电机的复合转子结构,引入自转运动影响系数与磁势系数,在旋转坐标系下建立该电机的时变数学模型;利用永磁超环面电机系统的输入与输出,建立该电机具有时变比例因子的超局部模型,同时引入ESO对超局部模型的干扰部分进行实时估计,并利用朱利稳定判据证明了ESO的稳定性;结合延时补偿的DPCC预测得到参考电压矢量,从而实现永磁超环面电机的MFPCC-ESO策略。对参数匹配和失配下永磁超环面电机MFPCC-ESO策略与DPCC策略进行对比分析,仿真结果表明:MFPCC-ESO策略下的永磁超环面电机具有优越的动态和稳态性能及强鲁棒性,同时该控制策略还能有效降低永磁超环面电机的输出波动。

永磁超环面电机最大转矩电流比矢量控制

为充分利用永磁超环面电机的电磁转矩,研究了超环面电机最大转矩电流比MTPA(maximum torque per ampere)矢量控制系统。首先,分析了超环面电机蜗杆内定子变截面的结构特点和行星轮磁齿的运动规律,推导了永磁超环面电机驱动系统的时变数学模型;然后基于极值原理和公式法,得到永磁超环面电机输出转矩与交直轴电流的函数关系;结合闭环反馈得到行星轮转子的位置信息,搭建了该电机的MTPA控制系统,并对MPTA控制策略下的超环面电机响应性能进行了仿真分析。仿真结果表明,MTPA控制策略能够提高超环面电机电磁转矩的利用率,有效降低该电机的功率损耗,同时该控制系统具有良好的抗扰性能以及对参数变化的鲁棒性。

超环面双转子混合动力系统性能分析及优化

超环面双转子电机(PMTM)是一种新型空间电机,在混合动力汽车领域具有十分广阔的应用前景。为使该空间双转子电机的动力参数在混合动力系统中合理应用,在采用相同动力输入的前提下,通过与Prius汽车搭载的丰田混合动力系统(THS)对比,推导了超环面双转子混合动力系统的动力参数。为了对比两者燃油经济性和动力性,搭建了采用THS和超环面双转子混合动力系统的仿真模型,仿真结果表明,两者在动力性上相差不大,且超环面双转子混合动力系统的燃油经济性优于THS。采用模糊PI控制策略,对超环面双转子混合动力系统中发动机转速进行控制,结果表明,该控制策略能够将发动机工作点较好地集中于最佳燃油经济区,进一步提高了双转子混合动力系统的燃油经济性。

超环面行星蜗杆传动啮合齿廓的几何形状分析

针对超环面行星蜗杆传动减速器加工过程中测量的关键技术问题,建立基于转化机构的超环面行星蜗杆传动的 啮合坐标系统,推导了中心蜗杆和内超环面齿轮的齿面方程,完成中心蜗杆和内超环面齿轮齿廓的几何分析、最后完成 理论齿廓和实际齿廓的分析与对比。

超环面行星蜗杆传动中超环面蜗杆的数控加工

分析超环面蜗杆齿面形成原理,建立超环面蜗杆螺旋线方程,回顾超环面蜗杆的加工方法,提出超环面蜗杆的数控加工方法,完成超环面蜗杆的实际加工。

基于数值方法的内超环面齿轮齿廓离散建模

超环面行星蜗杆传动系统中的关键零件内超环面齿轮的齿面是一种复杂的空间曲面。为了实现复杂曲面的数控加工和采用有限元方法对其进行接触分析时,能否获得精确的内超环面齿轮的实体模型是解决问题的关键。本文针对内超环面齿轮数字化建模问题,根据内超环面齿轮的数学模型,对其螺旋齿面进行网格划分,提出基于数值方法的内超环面齿轮离散建模方法。该方法采用截平面蔟将内超环面齿轮模型离散成数据点云,从而获得内超环面齿轮离散模型,为后期的复杂曲面插值重构提供了基础。

基于B样条曲面插值误差控制的内超环面齿轮齿面建模

针对内超环面齿轮齿面数控加工精度难以保证的问题,提出一种基于B样条曲面插值误差控制的内超环面齿轮齿面建模的方法。该方法以内超环面齿轮理论齿面原型为依据,运用B样条曲面构造插值曲面,计算插值曲面片与理论齿面之间的误差。通过插值误差分析,根据误差分布特点,将型值点网格不断细化,获得一组型值点阵,经插值重构后可得到满足精度要求的内超环面齿轮齿廓模型。最后,通过数控加工验证了建模的有效性。基于B样条曲面插值误差控制的内超环面齿轮齿面建模方法为获得高精度的内超环面齿轮实体模型奠定了理论基础。

基于离散模型的内超环面齿轮干涉检验方法

针对内超环面齿轮齿面加工局部和全局干涉现象,提出一种干涉检验方法,有效地避免了加工干涉。通过干涉检验面簇的引入和干涉检验线簇的构造,将内超环面齿轮齿面和刀具扫掠体离散化。运用内超环面齿轮齿面和刀具扫掠体离散模型,通过截平面处刀具中心的求解,确定内超环面齿轮齿面加工局部和全局干涉区域。通过实例分析进一步验证了内超环面齿轮齿面加工干涉检验方法的可行性。

超环面聚焦镜压弯装置的优化设计

介绍了同步辐射光束线中,超环面聚焦镜四点压弯装置的机械压弯原理,建立了四点压弯装置的数学模型·针对压弯柱面镜子午方向微小(最大挠度为10-2mm级)弯曲变形,给出理论圆弧线与实际压弯挠曲线之间误差非线性函数,采用CAE技术对误差函数的求解,优化了压弯点力学参量l,使误差函数取值最小·最后通过北京中能辐射光束线中超环面聚焦镜的工程实践,验证了优化设计的正确性·

超环面行星蜗杆传动弹流润滑状态研究

在超环面行星蜗杆传动啮合原理和载荷分布研究基础上,给出了该种传动弹流油膜厚度计算公式,分析了该种传动的弹流润滑状态,揭示了油膜厚度的分布规律,并分析了油膜厚度的影响因素和影响规律。研究结果对于该种传动的设计与制造具有指导意义。

滚柱式超环面行星蜗杆传动接触疲劳强度研究

对废柱式超环面行星蜗杆传动的啮合特性进行了系统的研究．进而给出了转子蜗杆和定子螺旋面上载荷分布和接触疲劳强度条件，分析了接触疲劳强度的影响因素和影响规律，为该种传动的设计与制造提供了理论依据。

超环面行星蜗杆传动效率研究

给出了超环面行星蜗杆传动效率计算公式，分析了传动效率的影响因素和影响规律，为该种传动的设计与制造提供了理论依据。

超环面行星蜗杆传动的运动学和动力学仿真

建立了超环面行星蜗杆传动的啮合坐标系统以及中心蜗杆和内超环面齿轮齿面的数学模型,完成了超环面行星蜗杆传动减速器各零件的三维实体建模和减速器整机虚拟装配,在此基础上,完成了基于超环面行星蜗杆传动减速器的运动学和动力学仿真。

双定子混合励磁超环面电机结构及电感参数分析

为了研究具有特殊结构的新型双定子超环面电机的电磁特性,在对电机结构和运行原理进行分析的基础上,结合其超环面的空间结构特点,建立内定子的周向和环向磁动势模型。给出模型中自感和互感参数的解析表达式。在电磁啮合关系的基础上分析电感参数随转子转角变化的周期性规律,并讨论内定子极对数和外定子磁齿数等结构参数对电感参数的影响规律。对绕组磁链在内定子外环面上的分布规律进行仿真分析。研究结果为该种新型电机的运行特性分析和实验研究提供了理论依据。

新型超环面混合励磁电机的结构及特性分析

提出一种超环面混合励磁电机,介绍该电机的结构特征和工作原理,分析其磁路耦合的特性。考虑蜗杆内定子电枢绕组与行星轮磁齿的电磁啮合关系,建立该新型电机的磁动势模型,推导电磁参数的解析表达式及动态数学模型。运用矩阵分析的方法,导出该电机的特性分析模型,并对其动态特性进行仿真计算与分析。对实验样机的性能参数进行测试,实验数据与仿真结果的规律性一致,表明该文对超环面电机电磁参数分析的方法有效,并验证了在此基础上得到的电机特性仿真结果的正确性。研究结果为这种新型电机结构的优化设计和进一步的控制器设计提供了理论依据。

圆柱齿超环面行星蜗杆传动的压力角

运用空间啮合理论建立圆柱齿超环面行星蜗杆传动的啮合方程,给出行星轮和内齿圈压力角的计算公式,并分析各压力角的影响因素。采用4因素3水平的正交表,进行方案设计,得到机构压力角的主要影响因素和变化规律。行星轮和内齿圈压力角随行星轮转角改变而改变,行星轮压力角受行星轮半径的影响最大,而内齿圈压力角则受传动比的影响最大,滚子半径对两压力角影响均为最小。行星轮压力角和超环面内齿圈压力角的最大值一般发生在啮合过程的中点。选择合理的参数就可以使机构的压力角达到理想水平,从而使机构的效率达到最大。为完善超环面行星蜗杆传动的设计与制造提供理论依据。

机电集成超环面传动的驱动原理

机电集成超环面传动是一种新型传动机构,阐述了机电集成超环面传动的集成原理,根据坐标变换原理,推导了蜗杆齿槽的空间曲线,给出了蜗杆与行星轮正确啮合所满足的关系,介绍了环面蜗杆的加工轨迹和绕线方式,并对蜗杆旋转螺旋磁场的产生及控制进行了简要说明。研究结果对于该系统的研究与制造,具有一定的参考价值。

机电集成超环面传动系统强非线性振动研究

考虑机电集成超环面传动系统中行星轮与蜗杆、定子间电磁啮合非线性,建立了系统带平方项的强非线性振动微分方程组;采用多尺度法求出了系统非线性振动时域响应的二次近似解析解,作出了系统自由振动时域响应近似解析解与数值解对比曲线;研究了系统外加激励频率接近派生系统固有频率及其2倍、1/2倍时系统的主共振、亚谐波和超谐波共振响应。研究结果表明:多尺度法所得系统近似解析解具有较高的精确度;系统存在较多的共振频域区间,传动系统工作中外加激励应当尽量避免这些频率范围。

双定子超环面电机磁路模型与气隙磁场研究

双定子超环面电机是一种新型结构的空间电机,将动力和减速机构有机结合,在机器人和航空航天领域具有很好的应用前景。在对该电机的结构特点及运行原理进行分析的基础上,将其三维磁路分解为周向和环向磁路,并建立了简化的等效磁路模型。根据该电机的结构特点对磁路模型中各磁阻进行推导,并对其静态磁场的气隙磁密进行了解析求解。为了验证该磁路模型的准确性,运用有限元方法对其三维磁场进行仿真分析,并对研制实验样机的反电动势进行了测试实验。通过与仿真结果和实验结果进行对比分析表明,该等效磁路模型和参数计算方法是可行的,为进一步定量分析该电机的电磁性能提供了理论依据。

混合励磁超环面电动机结构分析与设计

介绍了一种新型混合励磁超环面电动机的结构和特点。针对该电机特殊的空间结构特点,分析了其减速比与结构参数的关系,给出了结构参数需满足的条件。推导了内外定子螺旋轨迹线方程,提出了蜗杆内定子的集成方案。完成了实验样机的虚拟装配,并采用有限元软件建立了分析模型,对气隙磁密进行了仿真分析。研究结果为进一步研究该电机的性能提供了依据。