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双吸式离心泵叶片吸力面泥沙磨损分析

农业机械学报 2024年

作者：张映波赵子龙钱忠东武汉大学水资源工程与调度全国重点实验室

离心泵叶片泥沙磨损是引黄泵站面临的工程难题，采用模型试验及数值模拟相结合的方法，分析了双吸式离心泵叶片出口的磨损破坏规律及其形成机制。采用多层涂层法、丝线法和内窥式成像技术对叶片的磨损特征和近壁面流态进行分析，并结合... 详细信息

离心泵叶片泥沙磨损是引黄泵站面临的工程难题，采用模型试验及数值模拟相结合的方法，分析了双吸式离心泵叶片出口的磨损破坏规律及其形成机制。采用多层涂层法、丝线法和内窥式成像技术对叶片的磨损特征和近壁面流态进行分析，并结合数值模拟分析了叶轮流道内的旋涡结构及颗粒轨迹。研究发现：叶片吸力面出口存在左右近似对称的“三角形”磨损破坏区域，该区域存在明显的流动分离；叶轮内的叶道涡和出口回流涡是导致叶片吸力面出口磨损的主要原因。源于叶片压力面进口的叶道涡诱导泥沙颗粒向叶片吸力面出口聚集，形成吸力面出口的集中磨损；叶片吸力面出口附近存在的回流涡诱导颗粒进行轴向旋转运动，加剧叶片吸力面出口的磨损破坏。本研究为双吸式离心泵的抗磨损设计提供了一定的理论支撑。

关键词：双吸式离心泵泥沙磨损流场观测数值模拟

数控机床高速无轴承异步电动机悬浮子系统RBFNN逆独立解耦控制

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振动与冲击 2016年第21期35卷 196-202页

作者：孙宇新钱忠波江苏大学电气信息工程学院江苏镇江212013 华域汽车电动系统有限公司技术研发部上海200120

为了实现对数控机床用高速无轴承异步电动机(Bearingless Induction Motor,BIM)动态解耦控制以实现降低悬浮电主轴抖动,提出了一种基于径向基函数神经网络(Radial Basis Function Neural Network,RBFNN)的悬浮子系统自适应独立控制方法... 详细信息

为了实现对数控机床用高速无轴承异步电动机(Bearingless Induction Motor,BIM)动态解耦控制以实现降低悬浮电主轴抖动,提出了一种基于径向基函数神经网络(Radial Basis Function Neural Network,RBFNN)的悬浮子系统自适应独立控制方法。首先,基于RBFNN构建了气隙磁链观测器,因为RBFNN具有较强的自学习和自适应能力,所以辨识的气隙磁链较为精确;其次,基于Hamilton-Jacobi-Isaacs(HJI)原理设计RBFNN逆系统鲁棒控制器,应用基于HJI不等式的RBFNN辨识系统模型不确定和外界干扰,提高系统的稳定性,悬浮子系统动态独立解耦控制得以实现;最后,将磁链辨识器和逆系统鲁棒控制器组成双RBFNN悬浮子系统逆独立控制系统。仿真和实验结果表明,采用该控制方法 BIM系统能获得良好的动、静态性能。

关键词：无轴承异步电动机解耦控制径向基函数神经网络磁链辨识鲁棒控制器数控机床

无轴承异步电动机悬浮子系统独立鲁棒控制方法研究

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电工技术学报 2016年第7期31卷 57-64页

作者：孙宇新钱忠波江苏大学电气信息工程学院镇江212013

为实现无轴承异步电动机(BIM)的动态解耦控制,基于径向基函数神经网络(RBFNN),提出一种悬浮子系统独立鲁棒控制方法。应用RBFNN辨识系统模型不确定因素和外界干扰,基于HJI不等式原理设计RBFNN鲁棒控制器,实现悬浮子系统的动态独立解耦控... 详细信息

为实现无轴承异步电动机(BIM)的动态解耦控制,基于径向基函数神经网络(RBFNN),提出一种悬浮子系统独立鲁棒控制方法。应用RBFNN辨识系统模型不确定因素和外界干扰,基于HJI不等式原理设计RBFNN鲁棒控制器,实现悬浮子系统的动态独立解耦控制,并提高系统的稳定性和抗干扰性能。仿真和实验结果表明所提出的BIM控制系统具有良好的动静态性能。

关键词：无轴承异步电动机悬浮子系统独立控制鲁棒控制器 HJI不等式径向基函数神经网络

无轴承异步电动机悬浮子系统独立鲁棒控制研究

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无轴承异步电动机悬浮子系统独立鲁棒控制研究

作者：钱忠波江苏大学

学位级别：硕士

依靠转矩绕组和悬浮力绕组磁场的共同作用,无轴承异步电动机(Bearingless Induction Motor,BIM)可以实现鼠笼转子的稳定悬浮,非常适合应用于高速精密数控机床等高速驱动领域,符合国家高新技术发展的未来趋势,因而具有极高的科研与应用... 详细信息

依靠转矩绕组和悬浮力绕组磁场的共同作用,无轴承异步电动机(Bearingless Induction Motor,BIM)可以实现鼠笼转子的稳定悬浮,非常适合应用于高速精密数控机床等高速驱动领域,符合国家高新技术发展的未来趋势,因而具有极高的科研与应用价值。然而BIM内部多套绕组之间存在复杂的电磁关系,使得解耦控制成为实现BIM稳定悬浮和转矩输出的关键问题。为此,在国家自然科学基金(61174055)的资助下,以二自由度BIM为研究对象,本文采用BIM悬浮子系统独立控制方法以增强BIM的实用性,分析了传统BIM悬浮子系统独立控制方法存在的U-I磁链辨识模型的纯积分环节问题和鲁棒性差等缺陷,针对以上缺陷提出BIM独立鲁棒控制方法及改进磁链辨识方法,并通过仿真、实验进行验证,其主要内容如下:在悬浮子系统独立控制理论基础上,为了提高系统的抗干扰能力并增强鲁棒性,本文提出BIM悬浮子系统独立鲁棒控制方法。根据BIM悬浮子系统数学模型,基于H∞控制理论和Hamilton-Jaeobi-Issaes(HJI)不等式原理建立鲁棒控制器替代传统PID控制器以增强控制系统的鲁棒性。悬浮绕组侧控制内环加入PID电流滞环,以加快控制的反应速度。应用气隙磁链观测辨识出气隙磁链值,使实现独立控制成为可能,转矩子系统则可以使用通用变频器控制,增强了BIM的实用性。最后通过仿真实验验证方法的可行性及控制性能。针对U-I磁链辨识模型的纯积分环节问题,应用径向基函数神经网络(Radial Basis Function Neural Network,RBFNN)具有较强的自学习和自适应能力,提出一种新型气隙磁链辨识方法。为了获得精确气隙磁链数据,通过对BIM进行气隙磁场定向控制,经带高通滤波器和坐标变换环节的气隙磁链观测器辨识得出气隙磁链数据,并记录在各个状态下的气隙磁链在α、β轴分量。通过对离散的数据进行处理分析,选取若干组稳定数据按步骤进行RBFNN训练,训练至误差满足要求时训练完成的RBFNN即为气隙磁链的辨识器。最后通过仿真比较分析其应用于BIM独立控制系统中的性能。最后以TMS320F2812为数字控制器主体以及实验室中的BIM样机为研究对象,设计并制造了一套数字控制系统。硬件系统主要包括主电路、控制电路、保护电路等,并通过在硬件系统上编写软件程序,完成相关理论的验证性实验。

关键词：无轴承异步电动机悬浮子系统独立鲁棒控制 HJI不等式径向基函数网络数字控制系统

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双模糊算法在无轴承异步电动机控制中的应用

电机与控制应用 2016年第5期43卷 17-21页

作者：孙宇新钱忠波江苏大学电气信息工程学院江苏镇江212013

对无轴承异步电动机的非线性严重和多变量高度耦合性,传统的控制方法难以达到要求。提出了一种基于Mamdani法的双模糊控制器。建立了关于无轴承异步电动机的数学模型并且得到了各个变量之间的数学关系;接着进行了这种新型双模糊控制器... 详细信息

对无轴承异步电动机的非线性严重和多变量高度耦合性,传统的控制方法难以达到要求。提出了一种基于Mamdani法的双模糊控制器。建立了关于无轴承异步电动机的数学模型并且得到了各个变量之间的数学关系;接着进行了这种新型双模糊控制器的设计,包括整体设计、双模糊控制器的设计;进行了MATLAB/simulink仿真。结果表明:采用了双模糊控制的新型控制器具有良好的动态性能和静态性能,具有更好的控制性能,验证了设计方案的可行性。

关键词：无轴承异步电动机双模糊控制 Mamdani法隶属函数

冲击式人工捣固装置对有砟道床作用效应及质量状态影响研究

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铁道学报 2024年第3期46卷 155-164页

作者：钱忠霞肖宏王阳孔超张智海北京交通大学土木建筑工程学院北京100044 北京交通大学轨道工程北京市重点实验室北京100044

人工捣固作业是实现小区段线路日常养护维修的重要方式之一,可有效改善轨道几何形位、缓和线路不平顺、保证列车运行安全性。然而目前人工捣固装置进行养护维修作业主要依赖现场工人的工程实践经验,缺乏相关理论研究。为研究有砟道床人... 详细信息

人工捣固作业是实现小区段线路日常养护维修的重要方式之一,可有效改善轨道几何形位、缓和线路不平顺、保证列车运行安全性。然而目前人工捣固装置进行养护维修作业主要依赖现场工人的工程实践经验,缺乏相关理论研究。为研究有砟道床人工捣固装置作业工作机理,借助离散元素法(DEM)-多体动力学(MBD)耦合方法,建立人工捣固装置-轨枕-有砟道床耦合仿真模型,并在现场开展人工捣固作业前后横向阻力试验,验证了模型的可靠性,分析人工捣固作业对道砟颗粒接触力及道床密实度的影响。结果表明:人工捣固作业会使道床横向阻力降低19.51%,道床横向稳定性减弱;捣入阶段会使道砟间接触力分布发生明显变化,其中,水平平面接触力分布由近似圆形向椭圆形变化分布,纵向平面接触力则由半圆形向花束形变化分布,颗粒间接触关系不断变化,逐步建立新的稳定传递关系;捣固作业会使道砟颗粒受迫运动,使枕盒及砟肩处密实度降低。因此,在人工进行捣固作业后应及时补填枕盒处道砟颗粒,并对砟肩处道砟进行拍实。

关键词：有砟道床人工捣固镐离散元多体动力学接触状态密实度

有砟道床人工捣固作业模型建立及力学性能分析

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中南大学学报（自然科学版） 2024年第3期55卷 1241-1251页

作者：钱忠霞肖宏张智海迟义浩方家北京交通大学土木建筑工程学院北京100044 北京交通大学轨道工程北京市重点实验室北京100044 中铁第一勘察设计院集团有限公司陕西西安710043

为研究人工捣固作业对道床质量状态的作用机理,基于离散元与多体动力学耦合的建模方法,建立人工捣固装置-散体道床仿真模型,有效模拟工人的捣固作业过程,并通过现场试验结果验证模型的正确性,分析人工捣固作业对道床刚度及接触状态的影... 详细信息

为研究人工捣固作业对道床质量状态的作用机理,基于离散元与多体动力学耦合的建模方法,建立人工捣固装置-散体道床仿真模型,有效模拟工人的捣固作业过程,并通过现场试验结果验证模型的正确性,分析人工捣固作业对道床刚度及接触状态的影响。研究结果表明:人工捣固作业会使道床刚度降低,作业后支承刚度为101.85 kN/mm,降低了28.48%,回弹刚度为206.77 kN/mm,降低了9.02%;在捣入及振捣阶段,道砟间接触状态发生改变,同时轨枕下方与道砟颗粒的接触数目增多,有利于枕下空隙的填充;在撤镐阶段,道砟配位数逐渐增大,法向接触力分布趋向均匀,有利于道床的稳定;人工捣固作业有效减小了轨枕周边区域道砟间接触状态的差异。

关键词：有砟道床人工捣固装置离散元耦合算法接触状态

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无轴承异步电动机解耦控制策略研究现状

微特电机 2016年第5期44卷 77-82页

作者：孙宇新钱忠波江苏大学镇江212013

由于轴承与转子之间不存在摩擦力,无轴承异步电动机(bearingless induction motor,BIM)不添加润滑油就能实现高速旋转,且具有工作噪声低和振动低等优点,在电气传动领域极其重要的科研与应用价值。但是BIM中电磁关系十分复杂,必须对其进... 详细信息

由于轴承与转子之间不存在摩擦力,无轴承异步电动机(bearingless induction motor,BIM)不添加润滑油就能实现高速旋转,且具有工作噪声低和振动低等优点,在电气传动领域极其重要的科研与应用价值。但是BIM中电磁关系十分复杂,必须对其进行解耦控制。首先对BIM的工作原理及其数学模型进行分析,其次综述了BIM在解耦控制策略方面的研究现状,同时提出了相关关键问题优化改进的研究发展方向。

关键词：无轴承异步电动机工作原理数学模型解耦控制方法研究发展方向

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含沙水流下水翼磨损形貌试验研究

排灌机械工程学报 2024年第8期42卷 794-801页

作者：钟琴琴钱忠东武汉大学水资源工程与调度全国重点实验室湖北武汉430072 武汉大学喜马拉雅水电研究中心湖北武汉430072

泥沙磨损是含沙河流上运行的水力机械面临的关键难题.文中以水翼为研究对象,在0°攻角和5种不同流量工况(143,153,163,173,183 m^(3)/h)下开展泥沙磨损试验研究.采用光学显微镜和三维白光干涉轮廓仪对水翼表面的磨损形貌进行观测与分类... 详细信息

泥沙磨损是含沙河流上运行的水力机械面临的关键难题.文中以水翼为研究对象,在0°攻角和5种不同流量工况(143,153,163,173,183 m^(3)/h)下开展泥沙磨损试验研究.采用光学显微镜和三维白光干涉轮廓仪对水翼表面的磨损形貌进行观测与分类,并分析泥沙磨损的机制.结果表明,水翼表面有4种主要磨损形貌,包括冲击坑、微犁削引起的光滑沟槽、微切削引起的尖锐沟槽和划痕.此外,还观察到空化引起的彩虹环和边界层转捩引起的条纹状形貌.其中,水翼前缘主要分布冲击坑和光滑沟槽,水翼中部观察到4种主要磨损形貌和彩虹环,水翼尾缘主要分布冲击坑、尖锐沟槽和条纹状形貌.水翼的泥沙磨损的机制包括挤压、微犁削、微切削、滑擦和热效应等.

关键词：水力机械水翼泥沙磨损磨损形貌

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