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VERTICAL NONCONTACT POSITIONING H_∞ ROBUST CONTROL FOR MAGNETICALLY LEVITATED SURFACE MOTOR

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Chinese Journal of Mechanical Engineering 2008年第1期21卷 82-86页

作者： TAO Tao HAO Xiaohong MEI Xuesong jiang gedong ZHANG Dongsheng School of Mechanical Engineering Xi＇an Jiaotog University Xi＇an 710049 China State Key Laboratory for Manufacturing Systems Engineering Xi＇an Jiaotong University Xi＇an 710049 China

To fulfill the stringent requirement, super-precision positioning and ultra cleanness, a surface motor with the integrated chip fabrication equipment is constructed by using permanent magnets and electromagnet coils as primary actuating components. It consists of stator and mover, and the mover is isolated from the stator by the magnetic beating. The magnetic bearing in the stator is composed of eight air core electromagnet coils, the propulsion in the stator is composed of iron core and electromagnetic coils, and the mover is composed of NdFeB permanent magnets and levitated stage. Based on Lorentz law, some parameters, including permanent magnets dimensions, currents and levitation height, which may affect the stability, are analyzed and optimized. To improve the positioning accuracy in the vertical direction of the magnetic levitation surface motor, a robust controller is proposed using H∞ mixed sensitivity control theory. The simulation results show that by choosing appropriate weight functions, the controller can ensure the robustness of the closed loop system under the presence of uncertainties, and the H∞ robust controller is excellent for reducing steady error and increasing response speed.

关键词： Magnetic levitation Surface motor Ultra-precision positioning Robust control

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空间机构运动学建模与分析方法的研究

西安交通大学学报 2009年第5期43卷 99-103页

作者：袁清珂姜歌东广东工业大学机电工程学院广州510006 西安交通大学机械工程学院西安710049

为了快速高效地建立空间机构运动模型以进行运动学特性分析,运用多体动力学原理,提出了一种计算机符号建模与数值的计算方法.在每根杆件上的运动副处建立笛卡尔直角坐标系,用这些坐标系之间的关联关系来描述空间机构的结构形态,推导了... 详细信息

为了快速高效地建立空间机构运动模型以进行运动学特性分析,运用多体动力学原理,提出了一种计算机符号建模与数值的计算方法.在每根杆件上的运动副处建立笛卡尔直角坐标系,用这些坐标系之间的关联关系来描述空间机构的结构形态,推导了同一杆件上2个坐标系之间的变换关系,得到了杆件形状矩阵.根据运动副的类型和属性,推导了同一运动副处不同杆件上2个坐标系之间的变换关系,得到了运动副约束矩阵.通过在运动链上连续使用变换矩阵,建立了空间机构的数学模型,并用推导的运动方程对时间求导,得到了空间机构的速度和加速度方程.研究表明,由开发的空间机构运动学分析软件,结合空间4杆机构的运动学分析,验证了建模与求解方法的正确性,从而为空间运动机构建模与运动学分析提供了一种有效的方法.

关键词：空间机构结构形态符号建模运动学分析

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高雷诺数下双圆柱绕流诱发振动的数值模拟

西安交通大学学报 2007年第1期41卷 101-105页

作者：王沣浩姜歌东罗昔联西安交通大学人居环境与建筑工程学院西安710049 西安交通大学机械工程学院西安710049

基于表面涡方法研究了不同间隙比及归一化阻尼参数下,串列和并列双圆柱的流体诱导振动问题,并计算了圆柱的振动响应、流体力、振动频率等.结果表明:圆柱为刚性时的计算模拟结果与相关文献的实验结果吻合良好;在文中的研究条件下,串列双... 详细信息

基于表面涡方法研究了不同间隙比及归一化阻尼参数下,串列和并列双圆柱的流体诱导振动问题,并计算了圆柱的振动响应、流体力、振动频率等.结果表明:圆柱为刚性时的计算模拟结果与相关文献的实验结果吻合良好;在文中的研究条件下,串列双弹性圆柱具有屏蔽流的特征,涡脱落频率比刚性圆柱的大,其值主要取决于归一化阻尼而非间隙比;流体从并列双弹性圆柱分离的涡是对称的,与并列双刚性圆柱相比其平均力系数略小,但由于流体诱导振动造成的脉动力系数较大,故流体诱导振动对并列圆柱的动态响应有重要的影响.研究结果为亚临界雷诺数范围内热交换器管束的复杂流体诱导振动等问题提供了一种可能的计算方法.

关键词：表面涡方法圆柱绕流流体诱导振动热交换器数值模拟

一种基于表面涡方法的流体诱导管束振动计算模型

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西安交通大学学报 2006年第9期40卷 1109-1113页

作者：王沣浩姜歌东罗昔联西安交通大学人居环境与建筑工程学院西安710049 西安交通大学机械工程学院西安710049

为了研究热交换器中管束的流体诱导振动问题,提出了一种基于表面涡方法的圆柱绕流计算模型,包括分离点计算模型和流固耦合模型.利用这一模型,分别模拟了Re为2.67×104时单个刚性圆柱和弹性圆柱的流体诱导振动问题,并计算了圆柱的振动响... 详细信息

为了研究热交换器中管束的流体诱导振动问题,提出了一种基于表面涡方法的圆柱绕流计算模型,包括分离点计算模型和流固耦合模型.利用这一模型,分别模拟了Re为2.67×104时单个刚性圆柱和弹性圆柱的流体诱导振动问题,并计算了圆柱的振动响应、流体力、振动频率和涡云图等.计算结果反映了流体绕刚性圆柱流动的主要特征,以及弹性圆柱流体诱导振动的限幅和非线性(共振区)特性,所得到的平均阻力系数、升力系数、斯德鲁哈尔频率和最大振动幅值与相关文献中的实验结果具有很好的一致性.该模型具有简便、快捷以及能够对亚临界雷诺数下的流体诱导振动问题进行计算等优点,为多圆柱流体诱导振动问题提供了一种新的计算模型.

关键词：表面涡方法流体诱导振动流固耦合

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一种智能型转辙机动特性测试系统的研制

西安交通大学学报 2000年第7期34卷 1-4页

作者：王沣浩姜歌东曹世勇西安交通大学西安710049 陕西众信电子技术有限公司

为了适应铁路提速的要求 ,研制了一种智能型转辙机动特性测试系统 .该系统由ZX -Ⅱ型转辙机特性测试记录仪以及数据管理系统两部分组成 ,能实现对拉力、电压、电流、时间信号的动态实时测量 .通过模拟电路与数字电路的隔离以及软件滤波... 详细信息

为了适应铁路提速的要求 ,研制了一种智能型转辙机动特性测试系统 .该系统由ZX -Ⅱ型转辙机特性测试记录仪以及数据管理系统两部分组成 ,能实现对拉力、电压、电流、时间信号的动态实时测量 .通过模拟电路与数字电路的隔离以及软件滤波等技术 ,提高了测量系统的抗干扰能力 .实测结果说明了该系统的实用性和可靠性 .

关键词：动特性智能型转辙机测试系统铁路系统

谐波减速器精度退化失效及相关竞争失效可靠度评估研究

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振动与冲击 2024年第15期43卷 277-287页

作者：张弦王鹏张昌明姜歌东陕西理工大学机械工程学院陕西汉中723001 西安交通大学机械工程学院西安710049

为了准确评估谐波减速器可靠度,实现失效预测和主动维护,提出了一种谐波减速器相关竞争失效可靠度评估方法。首先,根据谐波减速器精度性能退化测试数据,将指数模型应用至精度状态转移方程,采用粒子滤波算法进行了谐波减速器精度退化建... 详细信息

为了准确评估谐波减速器可靠度,实现失效预测和主动维护,提出了一种谐波减速器相关竞争失效可靠度评估方法。首先,根据谐波减速器精度性能退化测试数据,将指数模型应用至精度状态转移方程,采用粒子滤波算法进行了谐波减速器精度退化建模、参数更新和退化趋势分析,实现了谐波减速器精度退化失效寿命分布预测和精度动态可靠度评估;然后,结合谐波减速器强度失效和刚度退化失效的样本及失效寿命分布,基于Copula相关函数,建立了谐波减速器精度失效、刚度失效和强度失效的相关竞争失效动态可靠度评估方法;最后,通过谐波减速器精度、刚度和强度的相关竞争失效分析,得到了谐波减速器加速工况和额定工况下精度退化失效、刚度退化失效和强度失效的失效次序,并通过谐波减速器试验失效样本对所提出方法的有效性进行了验证。

关键词：谐波减速器精度退化失效粒子滤波 Copula 相关竞争失效

采用瞬态有限元及加速寿命试验的谐波减速器时变可靠度评估方法

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西安交通大学学报 2020年第4期54卷 1-9页

作者：张弦姜歌东梅雪松张豪西安交通大学陕西省智能机器人重点实验室西安710049 西安交通大学机械工程学院西安710049 西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室西安710049

为了准确预估谐波减速器疲劳失效寿命,提出了一种谐波减速器时变可靠度评估方法。首先,建立了考虑动态接触干涉的谐波减速器整机瞬态动力学有限元分析模型,解决了谐波减速器柔轮危险位置处动态应力的求解问题;然后,进行谐波减速器加速... 详细信息

为了准确预估谐波减速器疲劳失效寿命,提出了一种谐波减速器时变可靠度评估方法。首先,建立了考虑动态接触干涉的谐波减速器整机瞬态动力学有限元分析模型,解决了谐波减速器柔轮危险位置处动态应力的求解问题;然后,进行谐波减速器加速寿命试验,结合寿命失效样本和最大似然估计,解决了强度退化参数的准确估计问题;其次,提出了结合剩余强度模型、随机摄动法和Edgeworth级数的谐波减速器时变可靠度评估方法;最后,以XB-60谐波减速器为算例,有限元分析和寿命失效样本均显示柔轮齿圈后端齿根处为应力集中的危险位置,与基于等效圆壳静应力或经验退化参数的可靠度评估方法相比,采用瞬态有限元及加速寿命试验的谐波减速器时变可靠度评估方法寿命预测误差最小,同时通过引入调整因子,提出的方法可应用至不同载荷下的谐波减速器时变可靠度评估。

关键词：谐波减速器时变可靠度瞬态有限元强度退化加速寿命试验

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模糊理论在滑动轴承动特性数据融合中的应用

润滑与密封 2000年第3期25卷 19-21页

作者：姜歌东王沣浩谢友柏西安交通大学机械工程学院数控技术研究所 710049

为了得到有效的滑动轴承动特性数据，本文考虑了理论计算和实验中的最大影响因素，提出了一种基于模糊理论的权系数确定方法，并采用加权平均法对一开沟槽圆轴承的动特性数据进行了数据融合。结果表明，融合后的动特性数据比理论和实验... 详细信息

为了得到有效的滑动轴承动特性数据，本文考虑了理论计算和实验中的最大影响因素，提出了一种基于模糊理论的权系数确定方法，并采用加权平均法对一开沟槽圆轴承的动特性数据进行了数据融合。结果表明，融合后的动特性数据比理论和实验值都更为接近实际情况。

关键词：滑动轴承动特性数据融合模糊理论

考虑柔轮空间变形的谐波齿轮传动齿形设计方法

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机械传动 2021年第10期45卷 66-71,163页

作者：王爽邱皓姜歌东中国工程物理研究院机械制造工艺研究所四川绵阳621900 西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室陕西西安710049

为了解决基于平面设计的轮齿在柔轮空间变形影响下的齿廓干涉问题,提出了一种考虑柔轮空间变形的双向共轭法。该方法分别在柔轮轮齿前后端截面对预设柔轮凸圆弧进行共轭计算,得到刚轮的双圆弧齿廓,用刚轮凸圆弧在前端截面反向共轭计算... 详细信息

为了解决基于平面设计的轮齿在柔轮空间变形影响下的齿廓干涉问题,提出了一种考虑柔轮空间变形的双向共轭法。该方法分别在柔轮轮齿前后端截面对预设柔轮凸圆弧进行共轭计算,得到刚轮的双圆弧齿廓,用刚轮凸圆弧在前端截面反向共轭计算柔轮凹圆弧齿廓,并与预设凸圆弧结合得到柔轮齿廓。基于三维有限元分析进行谐波齿轮传动啮合仿真,证明了将柔轮空间变形引入齿形设计可以有效避免齿廓干涉。

关键词：谐波齿轮双圆弧齿形有限元分析