关节型工业机器人扭转振动的伺服补偿技术研究

针对工业机器人用RV减速机传动误差所引起的动态失稳现象,在建立由驱动电机-RV减速机-负载所构成的机电耦合系统的基础上,同时考虑负载侧不宜安装传感器的限制条件,依据转矩波动引起转速波动的原理,将由状态观测器间接得到的能够反映转矩波动变化的状态变量——负载加速度变化率作为反馈控制量,对电磁转矩进行实时补偿。经系统的时频域性能分析证明,补偿后的电机转矩命令值抵消了转矩波动的影响,负载侧转速波动得到了很好的抑制,能够极大提高工业机器人在变工况下的动态工作精度。     

一种新型2-DOF平面并联机器人系统的研究

提出了一种新型 2 DOF平面并联机器人机构 ,它采用两台直线电机驱动平面并联杆机构 ,同时兼备直线电机高速、高精度运动和并联操作臂刚度大等优势。采用等效有限元的建模方法建立了 2 DOF平面并联机器人系统的动力学方程 ,通过对动力学模型分析发现 ,系统中直线电机的负载波动较剧烈。为克服负载波动对直线电机的稳定性及动态性能的影响 ,设计了一种基于扰动观测器的直线电机控制器。通过实验研究和系统测试表明 :直线电机的动态性能和稳态性能良好 ,2 DOF平面并联机器人系统的最大加速度为 2g ,稳定时间小于 6 0ms ,重复定位精度小于± 2 μm ,实现了高速高精度的点位控制     

基于测试技术的印刷机递纸系统动态设计

印刷机递纸系统是影响套印精度的关键部件,递纸牙的振动过大将造成套印不准故障。以某型印刷机递纸系统为例,用PULSE振动测试系统分别对递纸牙和该处墙板做了振动测试,得出了递纸牙和墙板的动态响应曲线,由实验结果推断出,墙板的振动过大是导致递纸牙振动过大的主要原因之一。最后对该递纸处墙板作了改进设计,分别从时域和频域方面与改进设计前进行比较,验证了该推断的正确性。本方法也可用于印刷机其他结构动态设计。     

印刷机械动态设计分析

随着印刷机人机合一产生的最大化能效,各个印刷商陆续开展了很多研究工作,不断对其进行革新。人们不再满足于基本的印刷性能,而是注重通过人的大脑思维判断机械运作状态并且快速实施调整,这便体现出了印刷机的信息化与数字化发展情况。动态设计印刷机机械,获得机械结构的动态特点,为印刷机械的优化设计提供了重要依据。文章主要分析印刷机的发展,递纸牙产生的测试分析,递纸系统墙板产生的振动测试,改善设计墙板结构。     

基于实测相电流的永磁同步电机转矩波动阶次来源分析及幅值预测EI北大核心CSCD

由于转子磁场非正弦分布、定子开槽及电流谐波等因素影响,轮毂永磁同步电机输出转矩中存在波动,驱动转矩波动将给轮毂电机驱动车辆带来振动噪声问题。为分析各因素对转矩波动的贡献及影响机理,通过转鼓倒拖试验实测了电机空载反电动势,进而确定了转子磁场分布情况及转子磁通系数;通过电机驱动转鼓试验实测了电机三相负载电流信号,发现电流中存在丰富的谐波成分并确定了谐波幅值及初始相位;考虑转子磁通和相电流谐波解析推导了电磁转矩表达式,分析了转矩波动阶次来源并根据电流谐波幅值和相位规律预测了各阶次幅值大小,进而确定了转子磁通谐波和电流谐波对转矩波动的贡献;通过实测的振动加速度信号间接验证了转矩波动阶次分析及幅值预测的准确性。结合试验和理论准确分析了轮毂电机转矩波动的全貌及其来源,为电动轮系统的振动优化提供了方向。     

电动轮-悬架系统台架振动特性试验分析

为了说明在实际驱动工况下电动轮-悬架系统的振动特性,进行了电动轮-悬架系统台架振动特性测试试验,测得了电动轮-悬架系统-台架的振动加速度响应,并进行了参数影响因素分析。分析表明,电动轮驱动时,电动轮、台架会出现由电动轮驱动电机引起的比较明显的阶次振动,频率成分主要有与非正弦分布永磁磁场、磁场开槽以及谐波电流有关的电流基频6倍、12倍及6±i/2(i=1,2,3)倍,且间隔均为电流基频一半。影响电动轮驱动电机振动谐频成分以及幅值的主要因素只有转速和负载转矩。转速主要影响频率成分,负载转矩影响振动能量,电动轮驱动电机在高转速、大负载等高负荷运行时高频段转矩波动能量较大。载荷、胎压以及车轮定位参数不影响振动响应的频率成分,对振动能量影响较小,适中的载荷、胎压、主销内倾角以及较小的前束角会减小台架振动。可为电动轮-悬架系统结构设计、使用条件以及电动轮驱动电机控制系统设计提供试验指导。     

基于实测相电流的永磁同步电机转矩波动阶次来源分析及幅值预测

由于转子磁场非正弦分布、定子开槽及电流谐波等因素影响,轮毂永磁同步电机输出转矩中存在波动,驱动转矩波动将给轮毂电机驱动车辆带来振动噪声问题。为分析各因素对转矩波动的贡献及影响机理,通过转鼓倒拖试验实测了电机空载反电动势,进而确定了转子磁场分布情况及转子磁通系数;通过电机驱动转鼓试验实测了电机三相负载电流信号,发现电流中存在丰富的谐波成分并确定了谐波幅值及初始相位;考虑转子磁通和相电流谐波解析推导了电磁转矩表达式,分析了转矩波动阶次来源并根据电流谐波幅值和相位规律预测了各阶次幅值大小,进而确定了转子磁通谐波和电流谐波对转矩波动的贡献;通过实测的振动加速度信号间接验证了转矩波动阶次分析及幅值预测的准确性。结合试验和理论准确分析了轮毂电机转矩波动的全貌及其来源,为电动轮系统的振动优化提供了方向。     

基于 Pro / E 软件的递纸机构仿真分析系统的开发研究

介绍了在Pro/E环境下偏心摆动式递纸机构模型的建立,及该机构的参数化设计与运动分析,运用Mat-lab编写参数化界面,建立了便捷窗口,通过改变杆长与印刷速度,得到了叼纸牙轴心的速度、加速度分析曲线,为该机构的研究开发提供了一种便捷工具。运用Pro/MECHANICA模块对满足设计要求的递纸机构的各杆件建立了动力学分析系统,进行了杆件结构的分析与优化,完善了递纸机构的设计。     

电动汽车-路面系统机电耦合建模及非线性振动分析

轮毂电机驱动电动汽车的簧下质量增大,导致轮胎动载荷增加,同时电机电磁力和转矩波动对车轮造成电机激励,车轮振动进一步加剧汽车振动。鉴于此,考虑电机的电磁激励,建立了5自由度电动汽车-路面系统机电耦合非线性动力学模型,推导了路面振动引起的二次激励,分析了电动汽车的振动响应受路面不平顺、电机激励、路面二次激励综合作用的影响规律,以及车速和非线性参数对汽车响应的影响。结果表明:电机激励对非线性汽车模型的轮胎动载荷和车体加速度影响最大,悬架动挠度和俯仰角加速度的影响次之,座椅加速度的影响较小;在考虑电机激励的综合作用下,非线性模型对汽车响应的性能指标明显优于线性模型,尤其以轮胎动载荷最为显著;汽车系统的非线性参数中,悬架刚度平方非线性系数对汽车响应的影响最大,悬架阻尼不对称系数和轮胎非线性刚度系数的影响次之,悬架刚度立方非线性系数的影响最小。所建电动汽车-路面系统机电耦合模型及研究思路可为电动汽车动力学分析提供参考与理论支持。     

基于无速度传感器直接转矩控制自抗扰交流调速研究

在感应电机直接转矩控制(DYC)调速系统中,常规PID速度调节器在电机受到扰动的情况下,需要花费较长时间才能使电机恢复到稳态值.为此,将一种新型的自抗扰控制器(ADRC)引入感应电机直接转矩控制调速系统中,设计速度ADRc调节器代替PID调节器,基于模型参考自适应控制(MRAS)方法设计速度观测器.对比分析了PID与ADRC两种方案下无速度传感器直接转矩控制交流调速系统性能.仿真试验结果表明,采用ADRC后,系统动态响应更快,抗扰动能力更强,在电机参数摄动的情况下,电机运行速度与指令速度偏差更小.     

扭振信号拓扑网络的轧机动态扭矩测量

为解决实际测试中轧机传动系统关键点处动态扭矩不易同时测量的难题，提出一种扭振信号拓扑网络的轧机动态扭矩测量方法。通过把扭振计算的力矩和转角位移看作系统的输入输出信号，依据拓扑思想，建立信号之间的扭振信号拓扑网络模型。把有限实测点的测试数据代入扭振信号拓扑网络模型，可获得传动系统中其它关键点处的扭振参数值。轧机实际现场扭矩测试和数据分析处理结果验证了理论推导的正确性。这为轧机现场监测中不易同时布置传感器且非同轴的关键测点的振动参量获取提供了有效方法。通过编制程序可以实现轧机扭振在线监测和故障分析，从而保证轧机正常平稳运行。     

高速列车谐波转矩振动分析及自抗扰控制

高速列车在实际运行过程中,当路面不平顺、车轮磨耗或者列车由明线运行到突然进入隧道均可能会引起转矩脉动,引起齿轮箱振动加剧。为研究谐波转矩波动幅值对高速列车牵引齿轮箱振动加速度的影响,建立考虑时变啮合刚度、啮合阻尼、啮合误差、齿侧间隙的齿轮传动系统与三相异步动态电机耦合的机电传动系统模型,在Simulink平台上分析牵引传动系统在谐波转矩幅值变化的工况下齿轮箱输入端振动加速度特性。结果表明,谐波转矩增大使齿轮箱振动加速度加大,且横向振动加速度增加最明显。耦合系统叠加混合型自抗扰控制器(ADRC)后,对谐波转矩引起的齿轮箱横向振动具有较好的抑制作用。     

高性能模糊控制裹包机的感应电动机驱动系统的设计与实现

针对接缝式裹包机的交流调速系统控制精度较差的问题,提出了具有模糊控制器的有限周期控制的感应电动机驱动.由于转矩和磁通是由有限周期控制技术调节,能达到极快转矩响应.将模糊控制器应用于速度控制反馈环节中,使该驱动系统具有高自适应能力,且对参数和工作条件改变是非常的不灵敏.     

环形球栅的球感检测器原理研究

目前国内外对高温、高湿、强腐蚀、强冲击等极端恶劣环境下的扭矩测量仍无有效检测方法,针对该现状,在提出的一种由环形球栅与磁电式检测器组成的新型非接触式扭矩传感器的原理基础上,重点从传感器的结构特点出发,结合磁路理论对环形球栅检测器的原理进行了较为深入的研究,并利用ANSYS软件对设计的球感检测器进行电磁分布特性分析与实验。经初步实验验证,该环形球栅检测器能满足极端环境下的扭矩动态测量。     

活动吸爪轮式交接装置的设计及优化

目的对某包装机组中的活动吸爪轮式交接装置进行设计,分析其动力学特性,并进行优化,以使其适合伺服控制。方法对交接装置中凸轮机构进行设计,建立装置的三维模型,利用虚拟样机技术进行动力学分析。利用遗传算法对机构的凸轮曲线进行优化设计。结果优化后的装置负载转矩波动幅度从7.7751下降到5.6696 N·m。结论通过优化凸轮机构引起的阻力矩,可有效地减小装置负载转矩波动幅度,降低对伺服电机性能的要求,提高系统的同步控制精度。     

负载谐波诱发轧机主传动机电耦合扭振仿真研究

现场测试发现:轧机在轧制过程中由于负载谐波频率与轧机机械传动系统固有频率接近时使得主传动系统发生强烈扭振。该文结合现场参数,通过计算机仿真,得出负载谐波力矩会引发电机转速振荡,而在机电耦合作用下电机转速振荡会激发电机输出相同频率的电磁力矩,当含有与机械系统固有频率相接近频率的谐波力矩和电磁力矩作用在轧机主传动系统两端时,主传动系统将会出现强烈的扭振。仿真结果验证了存在这种振动,为抑振措施提供理论基础。     

电动机-弹性连杆机构系统谐振机理研究

以三相交流电动机-弹性连杆机构系统为研究对象，考虑三相交流电机转子振动偏心时不均匀气隙的气隙磁场对系统的影响，用有限单元法建立了系统的耦合动态方程，并将驱动电机和机构作为一个完整的系统对其谐振机理进行了研究。研究表明：该系统的谐振现象不仅与系统转速有关，而且还与电动机的同步转速有关；该系统的低阶临界转速不仅与系统的固有频率有关，也与电动机的同步转速有关。     

三缸发动机整车怠速振动性能研究

研究基于传统四缸、横置前驱架构上更换的三缸发动机车辆在怠速工况下车内振动性能。阐述分析未加装平衡轴三缸发动机的激励及整车传递路径特性,并从整车NVH性能集成角度研究降低怠速工况下车内振动措施。研究结果表明:怠速工况下,三缸机一阶不平衡往复惯性力矩引起的怠速振动可以通过发动机的不同激励策略结合整车灵敏度特性及悬置的阻尼特性来消除;而降低1.5阶主燃烧激励引起的怠速振动,除降低发动机负载需求和通过降低悬置X向动刚度获得更低的Pitch模态频率及更高隔振性能外,还可以通过优化响应点处的模态频率来实现。     

单相串励电动机转矩波动抑制方法研究

单相串励电动机工作时存在转矩波动,导致了明显的振动和噪声,限制了其应用范围,为此提出了一种基于振动波叠加抵消的单相串励电动机转矩波动抑制方法,即在原有单相串励电动机转矩波动的基础上,叠加另外一个幅值相同、相位错开180°电角度的振动波。通过对单相串励电动机的工作机理的剖析,得到了转矩波动抑制方法的实现条件。最后通过实验对叠加振动波后电动机的转矩波动进行了测试,结果表明其转矩波动可以得到有效的消减,由此验证了所提出的转矩波动抑制方法的可行性。