新型无铁芯永磁同步直线电机推力性能优化设计及试验

为解决无铁芯永磁同步直线电机推力及推力波动问题,提出新型永磁体结构设计原理,建立物理模型,设计一种新型永磁体结构的无铁芯永磁同步直线电机,并对其结构参数进行优化.对新型磁极结构的磁场、直线电机的推力与推力波动进行有限元分析,以推力不削弱、推力波动最小作为优化目标,进行电机推力性能优化.通过重复定位精度的测量,验证新型磁...     

Halbach磁体结构应用于永磁直线同步电机的研究

为提高永磁直线电机的推力，介绍了Halbach磁体结构的基本工作原理，分析了采用Halbach磁体结构的磁体排列方式及磁体的磁化规律.并以一台永磁直线同步电机为例，确定了适合该直线电机的Halbach磁体结构形式，对比分析了不同磁体排列方式的永磁直线同步电机空载运行推力特性.分析结果表明采用Halbach磁体结构不仅可以改善气隙磁场分布、提高永磁直线同步电机的推力，而且可以减小永磁直线同步电动机的推力波动.因此将Halbach磁体结构应用于永磁直线同步电机中与常规永磁体结构的永磁直线同步电机相比具有很大的优越性.     

永磁直线同步电机矢量控制系统研究

利用永磁直线同步电动机在推力、速度、定位精度、效率等方面比直线感应电动机和直线脉冲电动机等具有更多的优点，从其d-q轴数学模型着手，导出推力与电机参数及电机电流的关系式，得到最佳恒定推力控制策略。该策略将电机的稳定控制引入到最大推力控制中，并根据电机实际位移量的变化，直接控制电机的电流，从而实现对直线永磁同步电机的位置和速度控制。建立了恒定推力输出的矢量系统，通过电机的速度响应实验验证系统的稳定性、可靠性和高精度。最后试验证明其响应速度快，超调量小，定位精度高。     

基于ANSYS的新型永磁直线同步电机的设计

针对永磁直线同步电机的推力波动问题,用ANSYS软件建立有限元模型,提出一种新型结构,并对齿槽深度、齿槽宽度、气隙大小等参数进行分析设计。仿真结果表明,该方案能有效减小推力波动,改善电机性能。     

基于预测控制的直接推力控制系统

针对传统永磁同步直线电机直接推力控制中存在较大的推力脉动和磁链脉动问题，提出了一种基于预测控制的直接推力控制方法，并具体设计了控制技术实现方案，包括参考矢量的生成和电压空间矢量调制等．仿真结果表明，该方法能够有效地改善推力脉动和磁链脉动问题．     

PMLSM垂直运输系统控制策略的研究

在设计了推力观测器的基础上,将一种新型的模糊神经网络控制器应用于永磁直线同步电动机的控制系统,它可以在无专家或先验知识的情况下获得模糊规则.实验结果表明,该控制系统的控制效果比传统的PID控制系统好,系统对负载扰动具有较强的鲁棒性且具有较好的静态和动态特性.这一新型的控制策略为永磁直线同步电动机垂直运输系统伺服领域的开发与研究开辟了新的路径.     

PMLSM垂直运输系统控制策略的研究

在设计了推力观测器的基础上 ,将一种新型的模糊神经网络控制器应用于永磁直线同步电动机的控制系统 ,它可以在无专家或先验知识的情况下获得模糊规则 .实验结果表明 ,该控制系统的控制效果比传统的PID控制系统好 ,系统对负载扰动具有较强的鲁棒性且具有较好的静态和动态特性 .这一新型的控制策略为永磁直线同步电动机垂直运输系统伺服领域的开发与研究开辟了新的路径     

永磁直线同步电动机直接推力控制系统研究

分析了永磁同步电动机直接转矩控制原理，在此基础上建立永磁直线同步电动机的直接推力控制系统的数学模型，对系统的推力控制和磁链控制进行了理论研究.根据电磁推力及初级绕组磁链的实际值与各自参考值之差，选择合适的电压矢量，实现直线电机直接推力控制.针对整个控制系统中的一些关键环节的实现方法进行了详细介绍，从理论上对直线电机直接推力控制系统的可行性进行了研究.用MATLAB/SIMULINK对整个直接推力控制系统进行仿真，验证所设计的控制系统的正确可行.     

交流永磁直线伺服电机设计及控制方式的研究

介绍了交流永磁直线伺服电机的基本结构、控制方式及主要性能，讨论了该电机的设计特点，并给出推力为１００Ｎ样机的主要结构尺寸、推力计算及推力测试结果。     

PMLSM推力波动抑制分段斜极方法研究

为了有效抑制推力波动,提高电机定位、出力及速度精度,分析了永磁直线同步电机(PMLSM)推力波动特点,指出采用分数槽及电枢长度调节之后,2、4、6次波为PMLSM推力谐波主要成分,与以12倍次为主的齿槽力波动不同;在对分段斜极方案优点分析、推力谐波斜极系数计算、电磁推力削弱系数计算的基础上,对斜极角选取策略进行了分析,结果表明:因推力波动的成因和表现不同,直线电机与旋转电机最佳斜极角选取公式有差异;阐述了利用二维有限元计算三维非对称斜极运动模型的方法,用该方法对斜极系数-分段数关系、斜极系数-斜极角关系进行了计算,验证了PMLSM次级永磁分段数及斜角选取的分析.结果表明:永磁体2分段并取30°斜角可使推力波动下降到61.3%且保持96.8%出力.     

固体火箭发动机推力测试曲线的处理算法优化

当前固体火箭发动机推力测试中人工处理数据误差大,效率低等缺陷.在采用GJB770-2005发动机静止实验法的基础上,组建基于内插式A/D采集卡的PCI总线测试系统,通过分析固体火箭发动机测试的工作时间、采样速率以及精度要求等,提出了一种固体火箭发动机推力曲线自动处理算法.通过仿真实验表明,设计的固体火箭发动机推力测试系统数据处理算法正确可行,解决了推力数据处理中手工作图法效率低、随机性大等缺点,和手工数据处理方法进行对比,其推力各参数测试精度在1.5％以内,且测试稳定性好,实现了固体火箭发动机出厂检验的自动化测试.     

磁悬浮永磁直线同步电动机的有限元分析

针对数控机床直线电动机驱动系统中动子与导轨之间的摩擦问题,提出采用直接磁悬浮永磁直线同步电动机实现无摩擦进给的方法.该电动机的动子上有两套绕组,一套为推力绕组,用于产生电磁推力;另一套为悬浮绕组,用于产生可控的磁悬浮力.采用Maxwell应力张量法推导了电动机的电磁推力和悬浮力的数学模型,并采用Ansoft对不同永磁材料电动机的电磁推力和磁悬浮力进行有限元分析.计算结果验证了数学模型的正确性,证明了采用磁悬浮双绕组永磁同步电动机实现无摩擦进给的可行性.     

大功率动磁式音圈电机优化及试验研究

针对音圈电机的大功率应用场合,设计了一种动磁式音圈电机。电机最大推力可达到2000 N。利用Matlab优化程序包,采用非线性约束最小化优化方法,以力密度为目标函数,对电机进行了参数优化,并对优化结果进行了分析和ANSYS仿真验证。仿真结果表明优化方法可行。设计试验平台,对样机进行了静力学试验研究。试验结果表明,电机推力满足应用要求,可作为一种大推力电机投入工业应用。     

直线电机的推力波动及其抑制方法

在高精度微进给数控机床伺服系统中，需要对永磁直线同步电动机(PMLSM)的推力波动进行补偿和控制．目前虽然出现了多种抑制推力波动的方法，但均存在一定的困难．对永磁直线同步电动机的推力波动情况进行了概述．并就抑制永磁直线同步电动机推力波动的措施，从优化永磁直线电动机的设计和采用适当的控制策略两方面进行了总结和阐述．     

考虑J2项摄动的小推力燃料最优转移轨道设计

为优化得到考虑地球扁率J2项摄动影响的小推力燃料最优转移轨道,提出了一种3次同伦方法.构造较简单的采用"线性引力",且不考虑J2项摄动的大推力能量最优转移轨道作为同伦初始问题.引入3个同伦参数,分别对动力学模型、推力大小和性能指标进行同伦,根据极小值原理推导得到同伦过程中的最优控制律,并通过跟踪同伦参数的连续变化求解一系列的同伦迭代子问题,分别得到J2摄动模型下的大推力能量最优转移轨道和小推力能量最优转移轨道,并最终优化得到小推力燃料最优转移轨道.以航天器与位于太阳同步轨道的碎片的交会任务为算例进行数值仿真,验证所提出的3次同伦方法在求解J2项摄动影响下的小推力燃料最优转移轨道优化问题中的有效性.结果表明,利用打靶法容易对同伦初始问题进行求解,在同伦过程中能连续稳定地跟踪同伦参数,进而得到所需的燃料最优小推力转移轨道,利用该方法能有效地解决J2项摄动导致的非线性强、推力小、转移圈数多等原因所导致的一般数值优化算法不易收敛的难题.     

柱锤冲孔夯扩法复合地基承载力研究

通过重型动力触探及复合地基静载试验的对比分析,着重对用重型动力触探击数评价柱锤冲孔夯扩法复合地基承载力进行了深入细致的研究。经过试验结果的回归分析,得出了用重型动力触探击数计算柱锤冲孔夯扩法复合地基承载力的计算公式,给了同了计算程序,并应用工程实例进行了验证。     

动磁式横向磁通直线振荡电机设计

为了实现具有高可靠性的短行程高频往复运动,提出一种动磁式横向磁通直线振荡电机.该电机由单相电源驱动,铁芯叠装方式与普通旋转电机相同,具有结构简单紧凑,动子质量轻,加工难度小,力特性好等优点,适合用于人工心脏、泵、压缩机等领域.针对该电机运行特点,建立电机等效数学模型,推导电磁推力的计算公式与系统的谐振频率,采用三维有限元模型确定电机内外定子和永磁体的设计依据,提出测试方法,并测得样机的静态电磁推力与谐振频率特性.结果表明,电机在等效机械谐振点运行时获得较高的效率且推力与绕组电流成正比.     

小支柱簇双层瓦推力轴承热弹流润滑性能分析

对Alstom公司三峡小支柱簇双层瓦试验推力轴承进行了热弹性流体动力润滑性能有限元分析。采用推力轴承润滑计算的有限元程序，并借助结构有限元程序ADINAT、ADINA的热传导和热弹变形分析功能，形成了一套完整的推力轴承热弹流动力润滑性能分析软件。物理模型包括润滑油膜、推力轴承和镜板推力头。对三峡试验推力轴承性能的计算结果和测量结果进行了对比分析。分析结果表明，计算结果和实测的结果吻合，试验模型使用的小支柱簇双层瓦可有效地控制瓦的热弹变形，进一步优化小支柱的弹性，还可补偿镜板的大部分变形。