Effect of Resonance on the Motion of Two Cylindrical Rigid Bodies

The effect of resonance on the motion of two cylindrical rigid bodies has been studied in the light of Bhatnagar [1] [2] [3] and under some defined axiomatic restrictions. Here we have calculated variation in Eulerian angles due to resonance in terms of orbital elements and unperturbed Eulerian angles.

基于IP控制与负载加速度反馈的伺服系统机械谐振抑制方法

当伺服系统带宽覆盖传动装置的固有频率时,容易在系统中引发机械谐振,严重影响系统的动态性能与控制精度.针对这一问题,提出了IP控制结合负载侧加速度状态反馈的伺服系统谐振抑制策略.通过在转速环采用IP控制,有效降低了系统的超调,并且在电流环引入加速度反馈,增加了系统极点配置的自由度.在此基础上,根据相同阻尼系数的极点配置方法,以最优阻尼比为设计目标,讨论了系统控制器关键参数与状态反馈增益的取值范围.最终,对所提控制方法的有效性进行了仿真验证.

弱电网下抑制谐波谐振的LCL型并网逆变器鲁棒性CCFAD方法

LCL型并网逆变器采用电容电流反馈有源阻尼在弱电网下进行并网电流控制时,如果系统环路谐振频率高于1/6的采样频率,数字控制延时会导致并网逆变器在较宽范围变化的电网阻抗影响下鲁棒性较差甚至失稳。通过分析指出,电容电流反馈有源阻尼环路可等效为并联在滤波电容两端的虚拟阻抗Zeq(s),表现出的负阻特性是造成系统失稳的主要原因。鉴于此,提出一种采用负一阶惯性环节进行电容电流反馈有源阻尼的鲁棒性方法,在电容电流阻尼环路中引入惯性环节,利用频率稳定性分析对所提方法进行详细论述,并给出相关参数的设计过程。理论分析表明,该方法可保证Zeq(s)在LCL滤波器谐振频率有效范围内始终处于正阻特性范围,不仅提高系统的稳定裕度,并网系统的谐波谐振也得到抑制。此外,该方法具有较好的灵活性,当采用电容电压反馈有源阻尼控制并进行锁相时,可节省一组电流传感器的使用。最后,通过实验验证了所提方法的有效性。

非等比例惯容及其反共振隔振器

具有双端点性质的惯性元件被定义为“惯容”。对惯容概念进行梳理,从反共振隔振的实现途径出发指出其定义隐含双端点等比例运动的狭义性。以一个机械式和一个液压式双端点惯性元件示例,说明双端点惯性元件还包括非等比例运动的情形,据此提出“非等比例惯容”概念,拓展了惯容内涵。以非等比例惯容和弹性元件组合3型不同结构的反共振隔振器,推导阻抗矩阵,根据阻抗等效原则,建立非等比例惯容三元件型反共振隔振器的等效模型。结果表明,对于含非等比例惯容的反共振隔振器,其输入端和输出端的反共振频率并不相同,输入端惯质的放大倍率都等于输入端运动耦合系数的平方。

飞秒尺度下的惯性磁化强度动力学

在亚皮秒到飞秒时间尺度下,铁磁体中磁化强度的动力学中要考虑惯性效应,它可以用惯性朗道-利夫希茨-吉尔伯特(inertial Landau-Lifshitz-Gilbert)方程来描述.本文主要介绍了超快铁磁共振、磁矩翻转和惯性自旋动力学在理论和实验上的一些发展,这些研究结果将有助于更好地理解超快退磁和翻转的基本机制,加深对磁惯性微观机制的理解,揭示未来的实验和理论研究的发展趋势.

速度PI控制及低通滤波器的系统设计

针对二惯性系统,传统的设计通过代表性的极配置来进行系统设计,为了提高系统设计的自由度,应用参数平面法解决参数设计及调节问题。基于参数平面法进行PI控制系统设计,分析系统的阻尼特征。针对小惯性比系统欠阻尼的特性,在系统中导入低通滤波器,研究使用滤波器对机械谐振的抑制效果。通过设计分析与仿真表明,系统的阻尼特性与惯性比密切相关,且滤波器可使系统阻尼特性提高,表明扩充参数平面法对二惯性系统参数调节的可行性和实用性。最后通过实验验证理论分析与设计的有效性。

机械结构因素对光电跟踪伺服系统性能的影响

为克服机械结构因素对光电跟踪伺服系统性能的不良影响,分析了转动惯量、结构谐振频率、摩擦力矩等伺服机械结构因素与伺服系统性能的关系,包括分析转动惯量与伺服系统性能的关系、结构谐振频率与伺服系统性能的关系、摩擦力矩与伺服系统性能的关系,探讨了消除或减小机械谐振的措施。该分析方法可应用于设计和制造响应速度快、跟踪精度高的光电跟踪伺服系统。

基于PI控制的双惯量弹性系统机械谐振的抑制

伺服驱动系统中传动机构的弹性装置随着控制刚度的增加将引发机械谐振。针对此问题,通过Simulink仿真工具建立系统模型,分别采用相同半径、相同阻尼系数、相同实部3种不同极点配置方案设计PI参数,进而调节系统极点位置,减小系统振荡。仿真结果表明系统抑制谐振能力与负载-电机惯量比R密切相关,应根据不同R值选择相应配置方案。此外,还通过仿真对比传统PI控制与IP控制的区别,传统PI控制相当于为4阶系统增加一不可自由配置的零点。

基于局域共振声子带隙的扭转减振器设计方法

通过动态等效转动惯量分析,讨论了扭转减振器的减振频带特性与局域共振声子晶体带隙的相似性。基于局域共振声子晶体理论提出扭转减振器减振带隙的计算方法,并研究了扭转减振器几何设计参数及材料设计参数对减振带隙的影响规律。在此基础上,针对某国产MPV车型传动系扭转振动引致的车内轰鸣声问题,运用减振带隙计算方法设计扭转减振器,试制、安装样件并进行整车传动系扭振及车内噪声试验。结果表明,该扭转减振器可有效抑制传动系扭转振动,降低车内轰鸣声,提升整车声振舒适性。

基于可调惯量比的伺服系统低频谐振控制

在传动系统中,由大惯量负载和弹性连接轴所引起的低频谐振现象会使负载在运动过程中产生低频振动,影响系统的运动控制性能。在设计扰动观测器的基础上提出了可调惯量比的控制策略,通过在控制回路中调节负载惯量与电机转子惯量的比值至理论推导的最优值,实现了同时对电机输出轴和负载的低频干扰抑制,使伺服系统可以有效控制大惯量负载进行平稳运动,理论分析与仿真实验均证实了该方法的可行性。

串联谐振注入式有源电力滤波系统稳定性分析

为了兼顾系统的滤波性能及无功补偿,又能维护系统的稳定性,提出一种新型串联谐振注入式有源电力滤波器拓扑结构并建立相应的数学模型,对其工作原理进行系统分析,探讨它在电网电压畸变、电网电压波动性以及在系统延时和惯性情况下的工作原理,并分别对电网电压畸变、电网电压波动性、系统延时及惯性这3种情况的稳定性进行系统分析研究,利用仿真软件对其结果进行仿真。研究结果表明:上述系统具有良好的稳定性和可靠性,满足了无功补偿,可以较好地应用于工业电力系统。

应用于动模试验系统的风电模拟技术研究

研究了应用于动模试验系统的风电模拟控制技术,针对风电模拟系统与实际风力发电机组转动惯量的悬殊性,提出一种风力机模拟控制方法,实现了实际风力发电机组动态特性的准确模拟;针对动模系统电网条件特性,提出采用PI控制器并联多谐振控制器的改进控制策略,实现了风电模拟系统在谐波畸变及不平衡等非理想电网条件下的稳定运行,同时在双馈风电模拟系统中采用协调控制策略实现了双馈风电模拟系统的低电压穿越功能。接入某电力系统动模试验系统进行实验,实验结果验证了所提模拟控制方法与改进控制策略的有效性。

基于PR控制的负载模拟系统

负载模拟系统用于位置伺服系统带载测试时,需要在被承载系统拖动的同时,模拟负载转动惯量和负载力矩,然而承载系统运动状态变化引入的干扰力矩,使得负载模拟系统难以在较大频宽范围内实现高精度负载模拟。该文以永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)作为负载模拟系统力矩加载执行器,提出在负载转矩控制器中加入比例谐振控制方法,提升负载模拟系统性能。通过构建同频率比例谐振控制器,抑制干扰力矩,实现无静差跟踪周期负载力矩;根据正弦运动中位置与加速度的幅值相位关系,结合相应频率的比例谐振控制器,高精度模拟位置伺服系统负载转动惯量。此外,应用内模原理分析比例谐振控制器用于负载模拟系统中,系统参数和输入信号的鲁棒性;采用根轨迹方法设计比例谐振控制器参数。仿真及实验验证了频率为10 Hz时负载模拟效果,证明了方法的正确性和有效性。

四环空间稳定平台的稳定性分析

为指导四环空间稳定平台控制系统的设计,首先应用Euler动力学方程推导了以各框架电动机驱动轴绝对角加速度为变量的动力学方程。在此基础上,研究了内框、中框、外框轴综合转动惯量随p、r角变化的规律。由各框架轴实测频率特性分析了对象的谐振、阻尼等特性,并结合转动惯量的变化,总结了保证控制系统稳定性可采取的方法;从机械结构设计角度研究了消除综合转动惯量变化的措施。结果表明:采用当前的框架配置方案,外框轴综合转动惯量的相对变化量较大,应采取相应措施保证系统的动态性能及稳定性;音叉式外框架的低刚度导致外框轴在低频段存在谐振峰,应通过设置滤波器及状态反馈等方式抑制其影响;合理分配各框架对应轴向的转动惯量可使各电动机驱动轴成为固定惯量系统,且减小甚至消除了耦合力矩。

大跨桥梁侧向抖振加速度和抖振惯性荷载

在自然风的作用下桥梁主梁所受到的风荷载一般可分为平均风荷载、背景脉动荷载和抖振惯性荷载三部分来描述 ,其中抖振惯性荷载可由桥梁抖振加速度得到 .根据Scanlan的颤抖振理论并引入气动导纳的影响 ,导出了大跨桥梁侧向抖振加速度的简化计算公式 ,并给出了桥梁抖振惯性荷载的计算公式 .对抖振加速度和抖振惯性荷载进行了参数分析 ,最后给出了数值算例 .分析结果表明 :给出的简化计算公式具有较好的精度 ,可适用于设计初步阶段对桥梁的抖振加速度和风荷载的估算 .

基于脉动效应的进气管结构优化分析

以125cc单缸汽油发动机为研究对象,在节能赛事工况的经济转速范围内,充分利用发动机在换气过程中进气管内气体流动的惯性效应和谐振效应,对发动机进气管长度进行优化设计。通过对理论模型的推导和计算机仿真的分析,为进气系统的改进提供了方向性的指导意见,从而减少了试验成本,缩短了优化改进周期;通过测功机台架的发动机速度特性试验,对比安装原进气管和改进后进气管的数据,证明有效利用进气脉动效应能够提高发动机的动力性和燃油经济性。

考虑时变啮合刚度的多惯量伺服系统机械谐振分析及抑制方法研究

为了更深入的研究多惯量伺服系统振动的机理,考虑齿轮传动过程中时变啮合刚度对机械谐振的影响,在传统双惯量伺服系统模型基础上建立四惯量伺服系统模型;分析系统机械谐振产生机理,利用时变波形近似表示齿轮副啮合刚度值,对比有无齿轮时变啮合刚度的伺服系统模型机械谐振表现特征。采用模型预测控制方法对包含时变啮合刚度的四惯量伺服系统的机械谐振进行抑制控制;设计了基于状态空间表达式的模型预测控制器,通过仿真试验对比常规PID控制方法进行验证,结果表明利用模型预测控制方法能有效的抑制多惯量伺服系统的机械谐振。

双惯量谐振系统控制算法研究

双惯量谐振系统易产生低频机械谐振现象,针对此问题设计了带有前馈+反馈控制的双自由度速度控制器和全状态反馈控制器。结合电机和负载的动力学方程建立双惯量谐振系统数学模型,基于此模型设计双自由度及状态反馈控制器,考虑控制系统的参考输入跟踪能力以及抗扰动力矩能力,采用不同的极点配置策略对控制系统的增益进行求取。对比仿真试验结果验证了本文该速度控制算法的可行性和有效性。

双惯量系统振动抑制算法研究

双惯量谐振系统易发生低频机械振动,针对此问题,设计了一种基于Luenberger状态观测器的双惯量谐振系统振动抑制算法。根据双惯量谐振系统模型构造了系统的状态方程,并对其进行了离散化处理,在验证系统满足能观性条件的基础上,建立了用于观测双惯量系统负载转速和转矩的状态观测器模型。将实际模型与估计模型输出间的误差反馈至估计模型进行修正,使得状态估计值逐渐逼近实际值,进一步进行状态反馈控制,有效抑制系统机械振动。实验结果验证了设计的双惯量系统振动抑制算法的有效性和可行性。

液压管路内流量和压力脉动问题的定性分析研究

液压管路内的流量和压力脉动问题，是一个复杂而又难以解决的问题。本文从推出液压管路中的瞬时流量和压力公式入手，指出了减小流量和压力脉动幅频的基本途径，定性地分析了产生流量和压力脉动的主要因素，并给出了控制办法。