滚-仰式导引头奇异性分析与控制

提出一种针对滚-仰式半捷联导引头的奇异性控制策略.根据目标跟踪原理,建立滚-仰式导引头稳定平台的数学模型.分析导引头的奇异性,研究各参量的变化对导引头奇异性的影响.将工作区域划分为三个子区域,并提出相应的控制策略,从而形成滚-仰式导引头的奇异性控制策略.仿真结果表明,该控制策略可以有效地抑制滚-仰式导引头的奇异性对导引头系统性能的不利影响,改善总体性能.     

滚仰式导引头稳定平台动力学建模及驱动力矩计算

为指导滚仰式导引头稳定平台控制系统的设计,结合李群理论,分析了稳定平台运动学描述方法,推导了广义坐标形式的动力学方程.该动力学方程不仅考虑了加速度力矩,而且综合了质量不平衡力矩、框架耦合力矩及弹体运动产生的干扰力矩等非线性力矩.在此基础上分析了导引头跟踪沿光轴切线飞行的目标时的角速度、角加速度参数.最后针对某滚仰式导引头原理样机,数值计算滚转轴的最大驱动力矩为1.828N·m,俯仰轴最大驱动力矩为0.015 6N·m.     

惯性平台不平衡力矩测试方法及补偿控制

为了消除惯性平台在导弹飞行过程中受到的不平衡力矩对其稳定性和跟踪精度的影响,提出了惯性平台不平衡力矩的测试和补偿方法.在得出平台内外框架静平衡条件的基础上,采用多个称重传感器对内外框架进行测试,得到每个框架不平衡力矩值,从而推导出在弹体运动的动态环境下内外框不平衡力矩的算式.根据不平衡力矩测试结果和算式,建立了基于不平衡力矩补偿的惯性平台内框控制模型.通过MATLAB/Adams对该模型进行联合仿真,结果表明了该补偿方法的有效性.     

一种质量质心测量系统设计

稳定平台的静不平衡对系统在大过载状态下的工作性能影响很大,而精确测量稳定平台的质量质心能够将系统静不平衡量调整到最小。文章针对一般稳定平台系统的结构特点,设计了一种采用力矩平衡原理的质量质心测试系统,可以满足稳定平台精确调整静平衡的要求。     

基于虚拟仪器的动平衡机测量技术研究

采用虚拟仪器技术研制DD-300B型动平衡机测量系统。研究了测量静不平衡、动不平衡和综合动不平衡的方法,并探索了调整平衡的规律;提出了静平衡影响系数和动平衡影响系数的概念,设计了试验方案,对动平衡影响系数、静平衡影响系数、左端影响系数和右端影响系数进行了试验研究。按静力学的力和力矩平衡原则,可以求出静不平衡惯性力和动不平衡惯性力矩对两个支座的作用力。研究结果表明,在支座上两个相等的静不平衡作用力与动不平衡作用力,对输出信号的振幅影响是不同的。提出了综合动不平衡的优化调整方法。     

基于定量反馈理论的两轴稳定平台混合控制器设计

针对两轴稳定平台中控制对象的不确定性及其扰动问题,在建立其不确定数学模型的基础上,综合考虑了对象的不确定性范围和系统的性能指标要求,采用定量反馈理论研究了两轴稳定平台跟踪伺服控制,设计了鲁棒性强的跟踪控制器.采用Matlab进行仿真结果显示:定量反馈理论(QFT)和比例积分微分(PID)相结合的直流电机驱动控制器具有响应速度快、无超调、抗干扰能力强以及稳态误差小等优点;其动、静态性能均优于单一控制器,较好地抑制输出干扰带来的影响,使两轴稳定平台系统得到良好动态响应,便于工程实现.     

时变啮合刚度对转子—轴承系统动力特性的影响

在考虑齿轮时变啮合刚度的情况下,建立了齿轮耦合的转子－轴承系统的非线性动力学模型,用数值仿真法研究系统的稳态不平衡响应时发现,由于齿轮时变啮合刚度的影响。在系统响应中,不但会出现对应于啮合频率的响应分量,而且在某种条件下,该分量甚至超过基频分量;一个转子上的不平衡质量不仅会对本身产生激励,而且也会对其它转子产生激励。     

进气道结构对混动发动机滚流和燃烧影响

以某1.5L混合动力增压直喷汽油机为研究对象,利用稳态气道试验台架和三维仿真工具,研究了不同结构进气道对缸内稳态、瞬态滚流强度和燃烧性能的影响.研究中设计了4款不同滚流比进气道,对不同方案进行了稳态气道芯盒吹风试验,并将试验结果与三维仿真分析结果进行对比;利用三维仿真软件计算了不同进气时刻缸内瞬态滚流比、瞬态湍动能、缸...     

机械密封对转子轴承系统动力学性能的影响

采用集总质量模型和传递矩阵法建立了考虑机械密封影响的转子轴承系统动力学方程,并采用广义逆迭代法求解出上述线性方程组的特征值.在考察系统的响应时,采用Gauss消元法计算不平衡激励下系统的强迫振动响应.结合某典型的八字形螺旋槽式液体机械密封的动特性参数计算结果,给出了机械密封对高速转子轴承系统动力学行为的影响,并同时分析了结构参数对系统动力学性能的影响,以及在不平衡激励下考虑机械密封系统时转子轴承系统的强迫振动响应.结果表明,机械密封的存在对高速转子轴承系统动力学行为有一定的影响.例如,对于柔性转子系统,考虑机械密封系统时可使系统的一阶阻尼临界转速提高60%～80%.     

配网三相不平衡运行的无功补偿方法研究

在配电系统中,对于公用配电变压器由于使用对象为居民区或农村电网,不平衡现象特别严重。本课题主要是采用PWM控制技术的并联型有源电力滤波器通过仿真软件SIMULINK研究不平衡状态下的无功平衡补偿和谐波抑制。对并联型有源电力滤波器系统的电路结构、控制方法、工作原理、系统特性进行了分析和探讨,并利用MATLAB中的电力系统仿真工具箱对其进行了建模和仿真。并联型有源电力滤波器适用于多种负载条件下的无功补偿和谐波抑制,并能应用于电源电流畸变和不平衡条件下。稳态仿真结果表明,该方案具有很好的无功补偿效果、并且具有通用性。     

稳态温度场对转子系统振动特性的影响

热弯曲是工程实际中常见的转子故障.采用有限元法,利用热-结构-动力学耦合理论,探讨了稳态温度场对某汽轮机转子系统的振动特性的影响.对比研究了不平衡响应、热弯曲响应以及不平衡和热弯曲耦合响应,讨论了稳态温度场、转子系统的工作转速等因素对转子-轴承系统热振动特性的影响,找出了影响其热振动特性的敏感参数.结果表明,由于热弯曲的产生,转子系统的刚度重新分布,导致了其热振动的一阶临界转速显著降低,同时改变了振动的平衡位置,使转子系统围绕新的平衡位置做周期性运动.计算结果为转子-轴承系统的设计和热弯曲故障诊断提供了理论依据.     

磁悬浮立式铣床主轴稳态特性

分析磁悬浮立式铣床主轴控制系统中PID参数对系统阶跃响应的影响,优选出两组PID参数,并对磁悬浮立式铣床主轴在不平衡激扰力作用下的动态特性进行仿真研究.结果表明,PID控制器的比例参数影响系统阶跃响应的超调量,积分参数有利于减小系统稳态误差,但积分作用不易过大,微分环节影响系统的响应时间;磁悬浮立式铣床主轴质量不平衡引起的激扰力会降低主轴旋转精度,在不平衡激扰力作用下,磁悬浮立式铣床主轴端面中心将产生与其转速同频率的周期性振荡,随着磁悬浮主轴转速升高,主轴端面中心振荡加剧.     

基于遗传PID的动静液复合转向优化控制研究

由于履带车辆常运行于恶劣的环境中,采用动静液复合转向机构的某型履带车辆在转向过程中,静液系统压力存在较大的波动,严重影响了车辆的转向等性能.为了使履带车辆动、静液系统配合平稳,采用电液比例阀替代实车上采用的充油阀,并在Matlab仿真平台下建立了动静液复合转向的系统模型,对转向过程的静液系统压力变化等情况进行了仿真.为了改善系统的综合性能,设计了遗传PID控制器,控制器可根据静液系统压力波动状况实时控制进入液力耦合器的油量.仿真结果表明,改进后的系统工作过程平稳,动态响应迅速,能够很好地抑制了转向过程中静液系统压力的波动,提高了车辆转向的综合性能.     

遗传算法在直流伺服系统摩擦补偿中的应用

针对直流伺服系统中存在的摩擦干扰问题,提出了一种基于遗传算法(GA)进行摩擦补偿的设计方案.首先根据直流伺服系统的摩擦特性建立摩擦模型,再将摩擦补偿引入直流伺服系统的反馈控制结构中,获取伺服电机的位置误差.采用遗传算法对摩擦补偿模型进行系统辨识,使摩擦补偿量在数值上不断地逼近实际的摩擦干扰,并利用摩擦补偿量来抵消摩擦给伺服系统带来的影响,遗传算法中目标函数的选择考虑了系统在过渡过程和稳态时的控制要求.经过参数优化得出的摩擦补偿模型,弥补了以往直流伺服系统受摩擦干扰影响动、静态性能较差的缺陷,从而保证了伺服电机具有较高的跟踪精度.仿真结果表明,该方案与无摩擦补偿情况相比,直流伺服电机转速响应的调节时间缩短了0.12 s,稳态误差降低了1%,系统具备较强的抗摩擦干扰能力和参数鲁棒性.     

电流型单端初级电感变换器的不稳定性与分岔控制

基于电路平均和平均开关建模法,建立了连续模式下电流型单端初级电感变换器(SEPIC)的大信号模型.采用几何方法分析了稳态占空比对电流内环的影响,讨论了电路参数对系统稳定性的影响,并对不稳定区域中的非线性现象进行了仿真研究.理论及数值结果表明,当稳态占空比大于0.5时电流内环会变得不稳定,系统将呈现出分岔及混沌现象.基于斜坡补偿思想抑制了系统分岔的发生,扩大了系统的稳定区域.该方法不仅有助于系统参数的设计,同时也给系统稳定域边界的预测提供了一种有效的途径.     

EHA半主动悬架自适应Smith预估时变时滞补偿控制

由于传统Smith预估补偿控制对采用电动静液压作动器(Electro Hydrostatic Actuator,EHA)半主动悬架只能进行临界时滞时间的补偿,设计了一种自适应Smith预估时变时滞补偿控制器。通过计算含时滞半主动悬架系统的临界时滞,结合小时滞下悬架系统不会发生失稳的条件,得到了含时滞EHA半主动悬架时滞的时变特性,并验证了该时滞补偿控制器对时变时滞补偿的有效性。利用模糊控制算法求取了含时滞EHA悬架的半主动控制力,并进行了时变时滞补偿。建立了含自适应Smith预估时变时滞补偿控制的EHA半主动悬架仿真模型,并进行了对比仿真分析。结果表明,当时滞为0.05 s和0.1 s时,自适应Smith预估时变时滞补偿控制下的悬架簧载质量加速度和轮胎动载荷的均方根值分别改善了14.6%,5.5%和29.5%,15.5%;相比于传统Smith预估时滞补偿控制,时滞补偿效果分别提高了39.7%,41%和18%,55%.     

一种测量转子动刚度的方法及应用

基于Jeffcott转子不平衡响应理论,通过在轮盘上加载不平静质量,测量不平衡质量产生的不平衡响应,实现了一种获得转子动刚度曲线的方法。通过改变支座拧紧力矩来改变支座连接刚度,以转子动刚度衡量不同支座连接刚度对转子动力学特性的影响。理论和试验结果验证了该方法的正确性,试验表明:当支座反力小于支座拧紧力矩所能产生的最大静摩擦力时,增加支座连接刚度并不会改变转子系统的动刚度。     

一种飞轮储能的机电暂态模型及其在电力系统稳定控制中的应用

飞轮储能(FES)可为电力系统提供快速的功率响应容量,补偿系统中的瞬时功率不平衡,从而有效提高电力系统的稳定性、可靠性和电能质量。首先对两种典型的高速和低速FES进行详细的建模,给出相应的控制策略,并在此基础上提出一种简化通用的FES机电暂态仿真模型;然后,将FES应用于提高电力系统稳定性控制,并在MATLAB/Simulink中进行仿真研究,结果验证了FES数学模型的合理性以及在电力系统稳定控制中的有效性。     

静载荷作用下偏心转子电磁振动特性

偏心转子不仅受动载荷作用,还受静载荷作用。该文推导了转子同时考虑动、静偏心的气隙长度统一公式,利用数值方法计算出作用于转子的不平衡磁拉力(UMP),建立了UMP、静载荷(重力)、不平衡质量激励力作用下转子系统的运动微分方程。分析了动偏心和动静复合偏心情形下不计静载荷时和考虑静载荷时转子系统的轴心轨迹和位移频谱,讨论了静偏心方向、初始静偏心量对转子系统振动特性的影响。结果表明:静偏心方向影响转子轴心轨迹的位置分布,使位移频谱中幅值周期性变化,静偏心量的增加使位移频谱中出现4倍旋转频率的振动分量。静载荷对转子系统的作用可视为该静载荷方向上大小恒定的静偏心。     

基于iSIGHT的机床整机结构方案设计与集成优化

机床整机结构方案设计是机床设计的关键环节.在早期设计阶段,实现整机及基础大件性能优化可显著减少后续详细设计的重复率,提高设计效率.基于多学科优化设计软件i SIGHT,搭建了机床整机结构方案设计及集成优化系统框架,有效集成参数化建模知识、仿真分析知识;综合利用实验设计、响应面拟合及多目标优化算法,形成了以结构件关键设计参数为变量、静动态特性及质量为目标的优化技术流程.以某框中框结构卧式加工中心为例,优化后整机质量下降6.38%,,整机最大变形降低3.24%,,工件-刀具相对变形降低5.68%,,首阶固有频率提高1.15%,.优化结果验证了所提出方法的可行性.