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考虑弹性支撑边界条件的电动汽车-路面系统机电耦合振动特性分析

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中国公路学报 2020年第8期33卷 81-91页

作者：冯桂珍李韶华路永婕石家庄铁道大学省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室河北石家庄050043 石家庄铁道大学机械工程学院河北石家庄050043

轮毂电机驱动电动汽车的簧下质量大导致轮胎动载荷增加,并且电机电磁力和转矩波动对车轮造成电机激励,进一步加剧车轮振动引起垂向振动负效应的问题。鉴于此,考虑电机的电磁激励,建立了电动汽车-路面系统的机电耦合动力学模型,推导了弹... 详细信息

轮毂电机驱动电动汽车的簧下质量大导致轮胎动载荷增加,并且电机电磁力和转矩波动对车轮造成电机激励,进一步加剧车轮振动引起垂向振动负效应的问题。鉴于此,考虑电机的电磁激励,建立了电动汽车-路面系统的机电耦合动力学模型,推导了弹性支撑边界条件下路面结构的模态频率和振型表达式,以及路面振动引起的二次激励。计算了简支与弹性支撑边界条件下的路面模态频率,根据频率分布进行了截断阶数选取,并分析了边界条件、电机激励和车速对路面响应的影响。在此基础上,研究了不同行驶速度、路基反应模量及路面不平顺幅值下,激励形式对汽车车身加速度、悬架动挠度和轮胎动载荷的影响。结果表明:路面不平顺幅值越小,弹性支撑对路面响应的影响越大,弹性支撑边界条件下的路面响应较小,电机激励会引起路面响应的增加;弹性支撑边界条件下,路面不平顺幅值和路基反应模量越小,考虑路面不平顺、路面二次激励和电机激励的三重综合激励对电动汽车响应的影响越大,激励形式对轮胎动载荷的影响最大,对车身加速度的影响次之,对悬架动挠度的影响最小;电机激励导致轮胎动载荷增加,对路面破坏和寿命产生的负效应不容忽视。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垂向动力学分析提供参考与理论支持。

关键词：汽车工程电动汽车机电耦合振动路面二次激励弹性支撑边界条件

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转矩波动下电动轮系统机电耦合振动特性

吉林大学学报（工学版） 2017年第3期47卷 908-916页

作者：毛钰左曙光林福同济大学新能源汽车工程中心上海201804

针对转矩波动下电动轮系统机电耦合振动问题,推导了d/q轴坐标系下考虑永磁体磁场谐波的永磁同步电机电磁转矩数学模型以反映轮毂电机转矩波动特征。基于电动轮扭转和纵向耦合振动方程分析了电动轮系统固有特性,考虑电流闭环的影响,并集... 详细信息

针对转矩波动下电动轮系统机电耦合振动问题,推导了d/q轴坐标系下考虑永磁体磁场谐波的永磁同步电机电磁转矩数学模型以反映轮毂电机转矩波动特征。基于电动轮扭转和纵向耦合振动方程分析了电动轮系统固有特性,考虑电流闭环的影响,并集成转矩模型和振动方程建立了电动轮系统机电耦合模型。基于机电耦合模型分析了耦合对转矩波动和系统振动特性的影响规律,结果表明:电机转子的转速波动在电动轮旋转模态频率处会对电机转矩波动产生负反馈削弱效果;机电耦合主要会改变电动轮耦合系统第三阶模态阻尼比进而影响振动特性,而且阻尼比随磁链的增加而线性增加,随电感的增加而下降直至趋于稳定。因此,合理选取轮毂电机电磁参数对抑制电动轮系统振动有一定的意义。

关键词：自动控制技术车辆工程转矩波动电动轮系统机电耦合振动模态阻尼比

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巡检机器人传动结构机电耦合振动自动化抑制

机械设计与研究 2023年第6期39卷 235-239页

作者：侯姗岳凤英曹凤才晋中职业技术学院山西晋中030600 中北大学太原030051

电力线路巡检机器人巡检过程中,引起控制参数的不确定性,造成传动结构中发生机电耦合振动,影响其行进稳定性。为此,提出电力线路巡检机器人传动结构机电耦合振动自动化抑制方法。建立机电耦合动力学模型,从机械系统中分析产生振动的根... 详细信息

电力线路巡检机器人巡检过程中,引起控制参数的不确定性,造成传动结构中发生机电耦合振动,影响其行进稳定性。为此,提出电力线路巡检机器人传动结构机电耦合振动自动化抑制方法。建立机电耦合动力学模型,从机械系统中分析产生振动的根本原因,通过构建的两惯性模型得到机械振动频率;将无轮廊误差的整形指令,输入到自适应数字陷波滤波器中,使用递推方法辨识陷波滤波器参数,根据陷波滤波器输出信号分析其中的耦合振动信号,以此为依据实现机电耦合振动自动化抑制。通过实验证明:抑制方法可以将控制参数的稳定范围扩大,将机器人运作全过程中振动信号能量与残留振动信号能量至少降低了1.04J和0.9J,且消除了轮廊误差,具有较高的应用价值。

关键词：巡检机器人机电耦合振动传动结构振动抑制最小二乘法陷波滤波器

冷轧机主传动系统机电耦合振动分析及控制研究

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冷轧机主传动系统机电耦合振动分析及控制研究

作者：陈栋河北工程大学

学位级别：硕士

冷轧机生产线的高速化,精确化,智能化对钢铁厂的生产效率、降低生产成本以及给客户提供高质量高水平的产品起着至关重要的作用。随着对带钢产品质量和冷轧机生产效率的要求越来越高,以及大量新技术在冷轧机生产中的应用,导致冷轧机振动... 详细信息

冷轧机生产线的高速化,精确化,智能化对钢铁厂的生产效率、降低生产成本以及给客户提供高质量高水平的产品起着至关重要的作用。随着对带钢产品质量和冷轧机生产效率的要求越来越高,以及大量新技术在冷轧机生产中的应用,导致冷轧机振动问题日益凸显。冷轧机主传动系统是集液压、机械、电气等组件于一体,涉及多个学科的参数易变、负载种类多的复杂系统,这就使在冷轧机振动问题的分析与解决上显得比较复杂。在实际的现场生产中,冷轧机振动通常以耦合的形式体现出来。以往只是对冷轧机扭转、水平及垂直三种属性振动间的耦合进行研究,而电气控制部分引起的机电耦合振动研究相对较少。由于机电耦合振动造成设备损坏和断带的现象时有发生,所以冷轧机机电耦合振动的研究成为了当务之急。本文以某钢厂的冷轧机主传动系统为研究对象,从机电耦合引起振动的形成机理和影响因素入手,找出引起耦合振动的因素,借助建模仿真软件搭建冷轧机机电液系统联合仿真平台,使得对机电耦合振动的研究更加贴近实际,结合对应的控制方法在联合仿真分析中得出抑制机电耦合振动的措施。主要内容如下:(1)建立冷轧机主传动系统机电耦合动力学方程和数学模型。分析得出冷轧机主传动系统机电耦合振动的基本形式是电磁转矩的耦合,并得出谐波电流是电磁转矩之间耦合形式存在的主要原因。(2)在上述建立的冷轧机主传动机电耦合系统动力学方程和数学模型的基础之上,用数值方法分析出转子电阻、串联补偿电容、控制系统延时因素对冷轧机机电耦合振动的影响效果。(3)使用ADAMS软件对冷轧机主传动系统的机械部分进行建模,包括冷轧机的轧辊、液压缸和轴承等机械元件;使用AMESim软件自有库对液压缸、电液伺服阀等液压部分进行建立;在Simulink里完成了主传动控制系统模型的搭建。三个软件相互联结,构成了主传动机电液系统联合分析平台。经运动学仿真分析,证实此平台研究机电耦合振动的可行性。(4)在机电耦合振动控制方面,设计了一种干扰观测器PI控制模型,基于联合仿真平台的模拟实际分析,能够明显减弱机电耦合振动。对于谐波电流的存在,设计了一种带阻滤波器应用到仿真模型中,实现了谐波电流的滤出,减轻了耦合振动的影响。

关键词：冷轧机主传动系统机电耦合振动联合仿真振动控制

高速列车牵引传动系统机电耦合振动及其抑制方法研究

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高速列车牵引传动系统机电耦合振动及其抑制方法研究

作者：赵心颖北京交通大学

学位级别：硕士

高速列车牵引传动系统是一个典型的机电耦合系统,转矩与速度的波动极易造成系统的扭转振动,影响列车运行。本文主要针对高速列车牵引传动系统机电耦合振动现象进行研究,对系统的振动机理、参数影响度等进行深入分析,并提出合理可行的抑... 详细信息

高速列车牵引传动系统是一个典型的机电耦合系统,转矩与速度的波动极易造成系统的扭转振动,影响列车运行。本文主要针对高速列车牵引传动系统机电耦合振动现象进行研究,对系统的振动机理、参数影响度等进行深入分析,并提出合理可行的抑制策略。首先,本文根据高速列车牵引传动系统的特点,从仅考虑双惯量模型到考虑齿轮箱弹性悬挂的扭转-弯曲振动模型,再到结合电机矢量控制的机电耦合振动模型,深入分析了驱动装置的振动特性,推导机电耦合振动模型传递函数,通过根轨迹和零极点分布特性分析系统振动机理。其次,结合高速列车实际参数,搭建了机电耦合振动仿真模型,仿真结果表明,当系统出现扰动(如阶跃)时,系统会出现与驱动装置固有振动频率相近的振动成分,主要表现为各部件振动、转速波动和电气振荡。结合系统的零极点分布特点,深入探讨负载转动惯量、速度环与电流环参数对机电耦合振动的影响。再次,本文采用谐振控制器对机电耦合振动进行抑制,同时考虑列车参数分布的随机性,设计频率提取算法,自动配置谐振控制器的频率值。在此基础上,根据牵引传动系统多谐振频率的特点,采用并联谐振控制器对振动现象实现有效抑制。最后,在西南交通大学滚振台上测试并分析了高速列车驱动装置的固有振动频率,结果表明其固有振动频率与理论计算结果吻合,证明了本文建模分析的准确性。在实验室搭建了 1.1kW机电耦合振动实验平台,通过实验模拟再现了机电耦合振动现象,验证了系统电气参数对耦合振动的影响,并采用谐振控制器对耦合振动实现有效抑制。

关键词：机电耦合振动扭转振动扭转-弯曲振动谐振频率谐振控制器

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高速磨削主轴系统机电耦合振动有限元仿真

南方农机 2016年第11期47卷 107-107,109页

作者：李实湖南理工学院机械工程学院湖南岳阳414000

随着科学技术的快速发展,磨削加工机械化水平不断提升,这一过程中,高速磨削主轴系统得到了广泛的应用。本文利用有限元仿真分析方法,对磨削主轴系统机电耦合振动规律进行了分析。

关键词：磨削加工主轴系统机电耦合振动有限元仿真

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热连轧机主传动系统机电耦合振动抑振器研究

安徽冶金科技职业学院学报 2021年第1期31卷 23-26页

作者：胡玉畅裴令明胡钢马鞍山钢铁股份有限公司安徽马鞍山243021

热连轧机主传动系统机电耦合振动现象受到诸多因素影响,由于问题的复杂性,至今尚无通用的抑制轧机振动的通用方法。针对这一现状,试图利用对轧机主传动耦合振动进行控制。首先建立轧机主传动机电耦合仿真模型;然后在控制系统中加入扩张... 详细信息

热连轧机主传动系统机电耦合振动现象受到诸多因素影响,由于问题的复杂性,至今尚无通用的抑制轧机振动的通用方法。针对这一现状,试图利用对轧机主传动耦合振动进行控制。首先建立轧机主传动机电耦合仿真模型;然后在控制系统中加入扩张状态观测器;最后通过参数调整获得较满意的仿真结果。得出利用扩张状态观测器可以有效抑制热连轧机主传动系统的机电耦合振动,为轧制薄规格和变形抗力较大的带钢提供保障。

关键词：热连轧机机电耦合振动扩张状态观测器振动抑制

电动汽车-路面系统机电耦合建模及非线性振动分析

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振动与冲击 2021年第14期40卷 18-26,76页

作者：冯桂珍李韶华赵文忠石家庄铁道大学省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室石家庄050043 石家庄铁道大学交通运输学院石家庄050043 石家庄铁道大学机械工程学院石家庄050043 河北交通投资集团公司石家庄050091

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... 详细信息

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。

关键词：电动汽车机电耦合振动非线性路面二次激励

基于ANSYS的水轮发电机机电耦合弯曲振动响应仿真

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基于ANSYS的水轮发电机机电耦合弯曲振动响应仿真

作者：金鑫吉林大学

学位级别：硕士

水轮发电机系统的计算仿真问题是一个力场和电磁场相耦合的复杂问题。若采用ANSYS对其进行耦合场数值模拟,其建模和计算都是复杂的。根据已建立的机电耦合系统动力学模型,不平衡磁拉力是作用在转子上的与转子涡动位移成非线性关系的激... 详细信息

水轮发电机系统的计算仿真问题是一个力场和电磁场相耦合的复杂问题。若采用ANSYS对其进行耦合场数值模拟,其建模和计算都是复杂的。根据已建立的机电耦合系统动力学模型,不平衡磁拉力是作用在转子上的与转子涡动位移成非线性关系的激励。本文在分析了诸多ANSYS单元属性之上,设置调整了ANSYS中的非线性弹簧单元用以模拟不平衡磁拉力。计算模拟了水轮发电机系统在不平衡磁拉力和质量偏心力作用下的动力响应,得到了在不同基波磁势下转子的响应轨迹,显示了不平衡磁拉力对系统响应的影响。数值仿真结果为水轮发电机机电耦合系统的动力分析和设计提供了参考。

关键词：水轮发电机机电耦合振动不平衡磁拉力 ANSYS