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牵引直线感应电机推力优化控制的研究

铁道学报 2011年第4期33卷 46-52页

作者：顾赟杨中平北京交通大学电气工程学院北京100041

本文利用涡流损耗分析的方法,推导了考虑纵向边端效应的直线感应电机动态数学模型。通过对直线电机控制特点的分析,设计了LIM矢量控制器。在此基础上,提出了一种以推力最大为目标的牵引直线感应电机推力优化控制方法。Matlab/Simulink... 详细信息

本文利用涡流损耗分析的方法,推导了考虑纵向边端效应的直线感应电机动态数学模型。通过对直线电机控制特点的分析,设计了LIM矢量控制器。在此基础上,提出了一种以推力最大为目标的牵引直线感应电机推力优化控制方法。Matlab/Simulink仿真结果与直线电机牵引传动实验平台的实验结果表明,采用优化控制后直线电机在输入一定时能够提高输出推力,输入功率越小推力提高越明显,同时系统具有良好的调速性能,验证了本方案在牵引直线电机控制上的可行性。

关键词：直线电机轨道交通直线感应电机推力优化矢量控制

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一种姿控发动机推力优化方法

现代防御技术 2017年第1期45卷 6-11页

作者：石凯宇陈勤李海滨北京电子工程总体研究所北京100854

大气层外飞行器的姿态控制一般采用姿控发动机的喷气控制,姿控发动机的推力水平直接影响到姿态控制的效果。从稳态推进剂消耗、抗干扰能力以及控制平稳性的角度对姿控发动机的推力设计要求进行了理论阐述。在此基础上,得到一个综合的指... 详细信息

大气层外飞行器的姿态控制一般采用姿控发动机的喷气控制,姿控发动机的推力水平直接影响到姿态控制的效果。从稳态推进剂消耗、抗干扰能力以及控制平稳性的角度对姿控发动机的推力设计要求进行了理论阐述。在此基础上,得到一个综合的指标函数,对其进行了优化和仿真验证。

关键词：姿控发动机推力优化推进剂消耗抗干扰能力控制平稳性指标函数

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牵引直线感应电机推力优化控制的研究

牵引直线感应电机推力优化控制的研究

作者：顾赟北京交通大学

学位级别：硕士

随着直线电机轨道交通系统的快速发展,LIM(Linear Induction Motor:直线感应电机)在世界范围内得到了越来越广泛的应用。牵引LIM具有很多优势,然而,其相对于传统旋转电机最大的缺点在于效率和功率因数比较低,同时存在着垂向力的约束,边... 详细信息

随着直线电机轨道交通系统的快速发展,LIM(Linear Induction Motor:直线感应电机)在世界范围内得到了越来越广泛的应用。牵引LIM具有很多优势,然而,其相对于传统旋转电机最大的缺点在于效率和功率因数比较低,同时存在着垂向力的约束,边端效应和参数变化的影响等控制难点。本文结合LIM应用于地铁车辆运行中的实际情况,提出输入功率一定时控制输出推力最大的研究目标。纵观该领域的国内外文献,已有改进电机的结构和针对旋转电机的推力最大研究两种思路。本文在参照旋转电机控制方法的基础上,提出直线电机的推力优化策略,并充分考虑牵引LIM的实际运行特性。本文通过涡流损耗分析的方法,推导了考虑直线感应电机纵向边端效应的动态数学模型。通过对直线电机和旋转电机控制不同之处的分析比较,设计了基于间接转子磁场定向的LIM矢量控制器。在此基础上,在垂向力约束下,以推力最大为目标推导了d、q轴电流的控制方法。重点讨论了考虑磁通限幅前后的全负载控制方案以及考虑参数变化前后的补偿控制方案。为了对优化方案进行验证,搭建了仿城市轨道交通线路的直线电机牵引传动系统,特别进行了电机的环形轨道等设计以克服传统装置的缺陷。仿真系统基于Matlab/Simulink软件,仿真与实验结果对照验证了系统良好的变频调速性能、恒参数下推力优化性能以及变参数下优化性能。最后对实际广州地铁四号线的仿真得出了本方案一定的实用价值。

关键词：城市轨道交通直线感应电机矢量控制推力优化

同极同槽双边平板型PMLSM的设计及推力优化研究

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宁波大学学报（理工版） 2023年第3期36卷 57-63页

作者：乔继军陈进华杨九铜李荣乔海宁波大学机械工程与力学学院浙江宁波315211 中国科学院宁波材料技术与工程研究所浙江宁波315201

为降低直线电机的推力波动,提出一种同极同槽双边平板型永磁直线同步电机(Permanent Magnet Linear Synchronous Motor,PMLSM),且采用不同方法优化其结构参数.为确定电磁设计方案,根据同极同槽双边平板型PMLSM的结构特点和旋转电机的设... 详细信息

为降低直线电机的推力波动,提出一种同极同槽双边平板型永磁直线同步电机(Permanent Magnet Linear Synchronous Motor,PMLSM),且采用不同方法优化其结构参数.为确定电磁设计方案,根据同极同槽双边平板型PMLSM的结构特点和旋转电机的设计方法,推导出适用该电机的电磁设计公式,并建立二维有限元仿真模型进行分析和验证.随后采用田口法筛选优化变量,分别通过单参数扫描和基于克里金代理模型的粒子群算法进行优化.结果表明,在满足推力不低于600 N的前提下,推力波动大幅降低,且永磁用量减少了13%.

关键词：同极同槽永磁直线同步电机推力优化

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开关磁阻直线电机的设计及其推力优化

微特电机 2020年第3期48卷 12-16,21页

作者：马霁旻万梓灿王杜万子威湖北工业大学武汉430068 智新科技股份有限公司武汉430056

设计了一种开关磁阻直线电机,使用JMAG软件对其进行了仿真和优化。进行了推力公式的推导,研究了导通顺序和初始位置对电机推力的影响,并分析了三种典型情况的磁力线分布。对电机的定子和动子的齿部和轭部高度、宽度及铁耗进行仿真优化,... 详细信息

设计了一种开关磁阻直线电机,使用JMAG软件对其进行了仿真和优化。进行了推力公式的推导,研究了导通顺序和初始位置对电机推力的影响,并分析了三种典型情况的磁力线分布。对电机的定子和动子的齿部和轭部高度、宽度及铁耗进行仿真优化,得出了最优参数。将有取向硅钢应用于该电机,研究了推力与轧制角的关系,并与使用普通硅钢的开关磁阻直线电机进行了对比,推力有一定提升。提出在动子齿部开切向槽的方案,结果表明,开切向槽对推力的影响较小,并能显著减小推力波动。

关键词：开关磁阻直线电机有取向硅钢无取向硅钢推力优化

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基于深度神经网络的永磁直线电机仿真与优化

系统仿真学报 2024年第3期36卷 713-725页

作者：阎世梁王银玲路丹丹潘小琴西南科技大学工程技术中心四川绵阳621010

针对永磁直线同步电机(permanent magnet linear synchronous machine,PMLSM)有限元仿真模型的计算时间长,不能直观地显示结构参数与输出推力的关系,无法指导电机结构参数优化等问题,提出基于子域解析法和深度神经网络算法的PMLSM改进... 详细信息

针对永磁直线同步电机(permanent magnet linear synchronous machine,PMLSM)有限元仿真模型的计算时间长,不能直观地显示结构参数与输出推力的关系,无法指导电机结构参数优化等问题,提出基于子域解析法和深度神经网络算法的PMLSM改进仿真模型,根据麦克斯韦方程组计算得到电机的磁通密度、空载反电势等性能数据,结合深度神经网络算法拟合出电机结构参数与输出推力的非线性关系。基于此模型,使用自适应遗传算法对PMLSM的推力密度进行优化,并与有限元仿真结果对比。结果表明:PMLSM改进仿真模型的计算速度是有限元模型的87.1倍,推力计算结果与有限元结果的平均误差为2.87%,优化后的电机推力密度提高了5.7%。

关键词：永磁直线同步电机子域解析法深度神经网络自适应遗传算法推力优化

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面向建筑电梯的圆筒型永磁直线电机优化设计

机械设计与制造 2024年

作者：余德孙杨铭键祝晶晶李琦九江职业技术学院建筑工程学院四川农业大学建筑与城乡规划学院

为了提高用于建筑电梯系统的圆筒型永磁直线同步电机（Tubular Permanent Magnet Linear Synchronous Machine，TPMLSM）建模计算效率、改进电机的优化设计方法，提出了一种基于子域解析法和自适应遗传算法的TPMLSM建模与优化方法，首... 详细信息

为了提高用于建筑电梯系统的圆筒型永磁直线同步电机（Tubular Permanent Magnet Linear Synchronous Machine，TPMLSM）建模计算效率、改进电机的优化设计方法，提出了一种基于子域解析法和自适应遗传算法的TPMLSM建模与优化方法，首先根据麦克斯韦方程组算得电机的磁通密度，使用气隙磁通密度积分法和麦克斯韦张量法分别算得空载反电势和定位力。基于解析模型，使用自适应遗传算法优化TPMLSM的初级铁心长度、轭部高度、齿槽宽度等尺寸参数，最后加工制作了优化后的样机进行实验测试，并建立了相应的有限元模型对比验证。实验结果表明，优化后的TPMLSM定位力减小了43.4%，电机解析模型与有限元模型的定位力计算误差为1.37%，解析计算速度是有限元法的4.7倍。

关键词：建筑电梯圆筒型永磁直线同步电机定位力子域解析法自适应遗传算法推力优化

推拼同步中考虑盾构位姿的推力重分配计算方法

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中国公路学报 2023年第6期36卷 157-170页

作者：王旭阳袁大军金大龙姚占虎成晓青北京交通大学城市地下工程教育部重点实验室北京100044 北京交通大学土木建筑工程学院北京100044 中交隧道工程局有限公司北京100102

盾构推拼同步技术的关键是盾构推进系统存在缺位油缸时,如何重新分配其余推进油缸的推力,从而保证盾构位姿(位置、姿态)和速度的可控。为此,提出了一种盾构推拼同步模式下可考虑盾构掘进位姿的推进系统分区推力重分配计算方法。从力学... 详细信息

盾构推拼同步技术的关键是盾构推进系统存在缺位油缸时,如何重新分配其余推进油缸的推力,从而保证盾构位姿(位置、姿态)和速度的可控。为此,提出了一种盾构推拼同步模式下可考虑盾构掘进位姿的推进系统分区推力重分配计算方法。从力学模型上揭示了推拼同步模式下盾构推力重分配原理,建立了可考虑盾构位姿、不同分区模式的推拼同步分区推力重分配方程,给出了相应的重分配分区推力优化方法。最后结合某盾构隧道工程案例,探究了不同缺位油缸组、不同掘进位姿状态以及推进系统不同分区模式等因素对重分配推力的影响规律,验证了所提方法的有效性。结果表明:缺位油缸组使与其相邻的分区油缸由于代偿作用承担更大的推力,与缺位油缸组相对的分区油缸承担较小的推力;盾构位姿参数中y、z增加会使等效驱动力■的Fx分量减小,在对应方向上的Fy和Fz分量增加;滚动角ψ增加会使Fx分量减小,Mx分量呈线性增大。盾构位姿参数俯仰角θ和偏航角Φ的增加分别会引起上下分区推力差和左右分区推力差的增大。盾构推进系统分区数量主要影响重分配分区推力曲线的均匀程度。所提出的分区推力重分配方法误差在10-14以下。研究成果对盾构推拼同步中推力重分配具有一定的指导意义。

关键词：隧道工程推力重分配力学模型推拼同步盾构位姿推力优化

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双边永磁直线同步电机设计与优化

双边永磁直线同步电机设计与优化

作者：谌雪妮中国矿业大学

学位级别：硕士

由于直线电机无需中间机械传动装置,且在控制精度、推力、速度和加速度方面均优于旋转电机,因此被用作运输系统的主要驱动源。随着稀土永磁材料钕铁硼的出现,在一些直线运动场合中,其他电机由于无法达到所要求的高速度和高精度,使得其... 详细信息

由于直线电机无需中间机械传动装置,且在控制精度、推力、速度和加速度方面均优于旋转电机,因此被用作运输系统的主要驱动源。随着稀土永磁材料钕铁硼的出现,在一些直线运动场合中,其他电机由于无法达到所要求的高速度和高精度,使得其与永磁直线电机的优异性能无法相提并论,因此永磁直线电机在工厂自动化和数控系统等领域得到了更广泛的应用。但也存在一些问题亟待解决,当永磁式直线同步电机应用于精密定位应用时,齿槽力会在运行过程中使机身震荡致使设备变形以及降低电机驱动器电子元器件的工作寿命,这就导致直线电机进给系统无法充分发挥它优良的性能。因此,本文结合有限元与实验验证,研究所遇到的问题,以达到优化电机结构并提高电机性能的目的。首先阐述了直线电机驱动相比较于传统进给驱动模式的优点和发展的各个阶段,对国内外主要制造商生产的直线电机性能作了简要介绍,总结了国内外学者致力于优化直线电机的各种性能而提出的结构或者是优化算法方面的科研研究成果。其次将Taguchi和NSGA-Ⅱ结合实现对电机的多目标优化,通过田口法对所选参数进行敏感性分析,剔除权重较小的参数,接着利用NSGA-Ⅱ对电机平均推力大小、推力波动以及效率这几个目标性能进行多目标的优化,NSGA-Ⅱ提出的快速非支配排序算法,能从双倍的空间中选取最优秀的个体,并且引入的精英策略使得优化精度有了保证,整个算法过程相对于传统遗传算法能更快速精确地得出最优解。之后根据优化后的电机参数研制了一台双边永磁直线同步电机,用于实验测量和对优化方案进行验证。最后针对直线电机齿槽力提出优化方案,考虑在齿上增设附加槽以及将双边初级错开一个位移,并调整绕组的排列顺序使上下同相绕组电角度一致,进而通过有限元仿真进行验证,结果表明该方法能大幅度削弱齿槽力,减小推力波动。该论文有图39幅,表15个,参考文献85篇。

关键词：永磁同步直线电机推力优化齿槽力优化有限元分析