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负载变化下无传感器感应电机主动零频穿越及脉动抑制策略

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电工技术学报 2023年第18期38卷 4910-4920页

作者：杨凯李孺涵罗成黄煜昊罗伊逍华中科技大学电气与电子工程学院武汉430074

无速度传感器感应电机系统在低速、变负载工况运行时,转速可观测性较差。为此,提出一种负载变化下无传感器感应电机主动零频穿越及脉动抑制策略。首先,基于误差系数矩阵行列式分析,阐述了低速发电不稳定的原因,揭示了负载变化对感应电... 详细信息

无速度传感器感应电机系统在低速、变负载工况运行时,转速可观测性较差。为此,提出一种负载变化下无传感器感应电机主动零频穿越及脉动抑制策略。首先,基于误差系数矩阵行列式分析,阐述了低速发电不稳定的原因,揭示了负载变化对感应电机低速运行稳定性的影响,指出负载变化下恒励磁电流策略存在转速不可观测、系统稳定性差等问题。进而,以提高负载变化下系统的转速可观测性为目标,引入主动零频穿越策略,并基于定子电流限制推导出励磁电流自适应变化区间与其修正步长。为提升系统稳态带载能力,分析了同步转速限制值对电机转矩输出能力的影响,并给出同步转速限制值取值范围。此外,为抑制主动零频穿越过程中的转速/磁链/电流脉动,保证电磁转矩和负载实时匹配,提出转矩电流相位补偿方法。最后,在2.2 kW的感应电机实验平台上验证了所提方法的有效性。

关键词：感应电机无速度传感器控制零频穿越脉动抑制

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液压系统流体脉动抑制方法综述

机械工程学报 2022年第16期58卷 344-359页

作者：李永涛杨波木合塔尔·克力木新疆大学机械工程学院乌鲁木齐830047

液压系统的流体脉动问题是影响液压系统工作性能与可靠性重要因素。根据流体脉动产生机理及抑制方式的不同,将液压系统流体脉动抑制方法分为了被动、主动及主被动联合抑制方法三类。以脉动衰减器、液压管路的改进、泵的优化设计对被动... 详细信息

液压系统的流体脉动问题是影响液压系统工作性能与可靠性重要因素。根据流体脉动产生机理及抑制方式的不同,将液压系统流体脉动抑制方法分为了被动、主动及主被动联合抑制方法三类。以脉动衰减器、液压管路的改进、泵的优化设计对被动抑制方法分类,并对国内外流体脉动被动抑制方法的研究成果进行分析和总结。相较于其他被动抑制方法,脉动衰减器抑制方法由于成本较低且效果显著,目前应用最多,其中又以共振型脉动衰减器应用为主。从伺服作动器、液压阀和非浸入式结构三个方面对流体脉动主动抑制方法的国内外研究成果进行分析,基于液压阀的主动抑制方法相较于伺服作动器和非浸入式结构,由于在操作及设计方面相对简单、成熟,控制精度及难度等较低,目前研究和应用最多,其中又以分流式主动抑制居多。通过总结和分析主被动联合脉动抑制方法的研究成果,此方法兼具主动和被动抑制的特点,可在很大程度上抑制甚至消除脉动,但目前国内外的相关研究很少。总结被动、主动以及主被动联合抑制方法的研究现状和发展方向。

关键词：流体脉动脉动抑制主动抑制方法被动抑制方法主被动联合抑制方法

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脉动抑制装置流场分析与实验研究

脉动抑制装置流场分析与实验研究

作者：许峥北京化工大学

学位级别：硕士

压缩机在流程工业的流体输送环节中必不可少。由于压缩机自身结构原因,管网振动造成的工厂人力、财力损失时有发生,而气流脉动是造成压缩机管网振动的主要原因。以往压缩机管路减振手段单一,缓冲效果受工况影响。所以,气流脉动抑制元件... 详细信息

压缩机在流程工业的流体输送环节中必不可少。由于压缩机自身结构原因,管网振动造成的工厂人力、财力损失时有发生,而气流脉动是造成压缩机管网振动的主要原因。以往压缩机管路减振手段单一,缓冲效果受工况影响。所以,气流脉动抑制元件的开发不仅丰富了压缩机管路减振的手段,且增强了管路减振的效果,为工厂安全生产提供了一份保障。研究气流脉动抑制元件,可以降低压缩机管线振动破坏,提升压缩机及管网运行品质。论文综述了气流脉动对压缩机管网系统造成的危害和目前气流脉动抑制的方法;讨论了气流脉动传递机理、气流脉动的研究现状和气流脉动的评价准则;应用计算流体力学软件CFD(全称Computational Fluid Dynamics)建立了气流脉动抑制装置计算模型和边界条件,对折流板式缓冲罐、孔板式缓冲罐和孔管式缓冲罐等几种新开发的气流脉动抑制元件进行了一系列模拟,分析出每种元件对气流脉动抑制的效果和其优化后的参数。根据模拟结果设计并制造了直管、弯头和新开发的几种缓冲罐等;搭建了气流脉动实验台及气流脉动测试系统,对气流脉动抑制元件进行多工况测试分析;比较测试结果与CFD仿真结果,进一步验证了 CFD模拟的可行性;分析气流脉动抑制元件在不同工况下的压力脉动衰减性能。结果表明,在相同工况下,折流板式缓冲罐、孔板式缓冲罐、孔管式缓冲罐和亥姆霍兹式缓冲弯头对气流脉动抑制均有效果。其中孔板式元件对气流脉动抑制效果最明显,效果最好。亥姆霍兹弯头是可以替代普通等截面弯头的新型缓冲元件,在不改变原有管道设计的条件下可以直接将原有弯头替换使用。

关键词：往复式压缩机气流脉动脉动抑制流场分析

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自适应回路在压裂泵流体脉动抑制中的应用

机械科学与技术 2024年第5期43卷 805-811页

作者：李永涛杨波木合塔尔·克力木新疆大学机械工程学院乌鲁木齐830047

针对液压驱动式压裂泵流体脉动问题,分析了其脉动机理,通过对基于蓄能器-增压缸组合的传统脉动抑制回路进行理论研究,提出了一种基于蓄能器-增压缸组合的自适应脉动抑制方法,并对自适应脉动抑制特性进行理论分析,研究了系统稳态压力等... 详细信息

针对液压驱动式压裂泵流体脉动问题,分析了其脉动机理,通过对基于蓄能器-增压缸组合的传统脉动抑制回路进行理论研究,提出了一种基于蓄能器-增压缸组合的自适应脉动抑制方法,并对自适应脉动抑制特性进行理论分析,研究了系统稳态压力等参数的变化对其脉动抑制效果的影响。利用MATLAB/Simulink软件建立脉动抑制回路数学模型,对两种抑制方法进行对比仿真研究,结果表明:相比较基于蓄能器-增压缸组合的脉动抑制方法,自适应方法具有更好优的抑制效果,其脉动压力幅值是传统方法的45%~86%左右,且具有一定的自适应性、良好的稳定性和灵活性。

关键词：压裂泵流体脉动脉动抑制蓄能器-增压缸自适应

基于AMEsim的双作用式除冰液泵脉动抑制方法研究

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河北工业大学学报 2014年第4期43卷 69-75页

作者：龚淼陈斌邢志伟王立文中国民航大学自动化学院天津300300 中国民航航空地面特种设备研究基地天津300300

针对除冰加液过程中的流量脉动和振动,以双作用式大流量除冰液往复泵为研究对象,给出了工作原理和运动学模型,通过AMESim软件进行建模仿真,得到蓄能器在不同充气压力下安装位置前后的流量曲线,计算出流量脉动率,并分析了改变配流球阀质... 详细信息

针对除冰加液过程中的流量脉动和振动,以双作用式大流量除冰液往复泵为研究对象,给出了工作原理和运动学模型,通过AMESim软件进行建模仿真,得到蓄能器在不同充气压力下安装位置前后的流量曲线,计算出流量脉动率,并分析了改变配流球阀质量后的流量输出和脉动情况,最后通过实验验证仿真分析的合理性.结果显示,当蓄能器压力略低于平均工作压力时,脉动抑制效果较佳;减小阀芯质量不仅可以减小流量脉动,还能改善阀芯的启闭特性.实验结果验证了仿真模型的可靠性,为民航除冰工艺装备设计提供依据.

关键词：除冰液泵 AMESim 流量脉动脉动抑制蓄能压力实验研究

基于MATLAB/Simulink的压裂泵流量脉动抑制研究

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机床与液压 2023年第2期51卷 169-173页

作者：李永涛木合塔尔·克力木杨波新疆大学机械工程学院新疆乌鲁木齐830047

针对压裂泵流量脉动及压力脉动特性,提出蓄能器-增压缸组合式流体脉动抑制方法,并基于MATLAB/Simulink建立压裂泵及脉动抑制回路的数学模型,根据理论、仿真对比分析了该脉动抑制方法对流量脉动抑制效果。结果表明:蓄能器容积和预充气压... 详细信息

针对压裂泵流量脉动及压力脉动特性,提出蓄能器-增压缸组合式流体脉动抑制方法,并基于MATLAB/Simulink建立压裂泵及脉动抑制回路的数学模型,根据理论、仿真对比分析了该脉动抑制方法对流量脉动抑制效果。结果表明:蓄能器容积和预充气压力可显著影响流量脉动;当预充气压力为4 MPa、容积为6 L时,流量和压力脉动率分别从39.99%和76.93%降至2.47%和4.89%。

关键词：压裂泵流量脉动蓄能器-增压缸组合脉动抑制

基于位移协调控制的液压式压裂泵流体脉动抑制研究

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机床与液压 2023年第10期51卷 73-77页

作者：杨波新疆大学机械工程学院新疆乌鲁木齐830046

针对液压式压裂泵多液缸输出流体脉动问题,分析液压式压裂泵脉动产生机制,在此基础上提出基于位移协调控制的液压式压裂泵脉动抑制方法,根据样机参数建立仿真模型,并在输出压力为55 MPa的工况下验证了仿真模型的正确性。在发动机输出最... 详细信息

针对液压式压裂泵多液缸输出流体脉动问题,分析液压式压裂泵脉动产生机制,在此基础上提出基于位移协调控制的液压式压裂泵脉动抑制方法,根据样机参数建立仿真模型,并在输出压力为55 MPa的工况下验证了仿真模型的正确性。在发动机输出最大功率、压裂泵输出最大流量工况下进行仿真。理论和仿真结果表明:基于位移协调控制的液压式压裂泵脉动抑制方法,通过实时检测各液压缸内柱塞的位移,一缸柱塞即将到位的信号除了控制自身减速停止外,还要控制另外一缸柱塞启动加速,使得两缸柱塞的减速和加速过程互相重叠,实现了液缸柱塞的强制有序换向,可显著抑制流量和压力脉动;在发动机输出最大功率、压裂泵输出最大流量工况下,输出流量脉动从25.45%降低到11.55%,输出压力脉动从46.58%降低到21.93%。

关键词：液压式压裂泵位移协调控制多液压缸脉动抑制

工业机器人伺服系统优化设计及脉动抑制方法研究

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工业机器人伺服系统优化设计及脉动抑制方法研究

作者：张亚平东北大学

学位级别：硕士

随着人力成本的逐年持续上升,工业机器人在消费电子、汽车等领域得到了广泛应用,2018年国内新增工业机器人数量已经超过工业机器人总量的三分之一。伺服系统作为工业机器人的核心部件,成本占据机器人总成本的20%以上,其性能好坏直接决... 详细信息

随着人力成本的逐年持续上升,工业机器人在消费电子、汽车等领域得到了广泛应用,2018年国内新增工业机器人数量已经超过工业机器人总量的三分之一。伺服系统作为工业机器人的核心部件,成本占据机器人总成本的20%以上,其性能好坏直接决定了工业机器人整机的性能水平。目前,国内工业机器人伺服系统市场主要被日本山洋、松下和安川等外资企业占领,其主要原因之一是国产伺服系统的性能和水平还需要进一步提升和完善。因此,本文针对伺服系统存在的脉动问题和伺服系统优化设计两方面进行研究,具体工作如下:针对伺服系统的脉动问题,本文首先通过矢量控制算法和前馈解耦算法,实现对永磁同步交流电机的完全解耦闭环控制。然后在迭代学习控制算法的基础上,提出误差补偿迭代学习控制算法,实现对脉动的抑制,其只需在原来的闭环基础上额外增加控制器即可。该算法和内模控制算法同时结合使用,不仅实现了脉动的抑制,而且还提升了控制系统的鲁棒性。最后本文通过对误差补偿迭代学习控制算法仿真,验证了其对脉动抑制的有效性。针对伺服系统优化设计问题,由于减速器自身参数对伺服系统性能的影响以及其在工业机器人成本中占比最高的实际情况,本文在离散优化设计方法的基础上,提出了基于成本的离散优化设计方法。该优化设计方法依据目标参数条件,首先确定可选用的伺服系统部件范围,然后通过惯量匹配优化方法对范围内的伺服系统部件进行逐步优选,同时实现了伺服系统高性能和高性价比。最后本文使用该方法针对多种负载进行伺服系统的优化设计实现,证明了该方法的可行性。本文对伺服系统的脉动抑制方法进行研究,提出了误差补偿迭代学习控制算法,对转速脉动和转矩脉动幅值的抑制效果最高分别可达55%和25%;对伺服系统优化设计进行研究,提出了基于成本的离散优化设计方法,优化实现了各种类型负载的伺服系统。这两种方法分别从伺服系统控制系统优化角度和伺服系统各部件间的匹配优化角度,实现了伺服系统性能的提升。

关键词：工业机器人伺服系统 PMSM 脉动抑制迭代学习控制伺服系统优化设计

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液压动力系统泵源压力脉动抑制研究

液压动力系统泵源压力脉动抑制研究

作者：冒唯君燕山大学

学位级别：硕士

柱塞泵作为液压系统中的动力元件,因其结构紧凑、效率高、无级调节性能等优点被广泛用于大功率工业装备当中。随着对于制造业高质量发展的要求越来越高,在高稳定性、高精密系统中的泵源流量、压力脉动问题愈发不可忽视。本课题针对液压... 详细信息

柱塞泵作为液压系统中的动力元件,因其结构紧凑、效率高、无级调节性能等优点被广泛用于大功率工业装备当中。随着对于制造业高质量发展的要求越来越高,在高稳定性、高精密系统中的泵源流量、压力脉动问题愈发不可忽视。本课题针对液压动力系统中的流量、压力脉动的抑制问题,从泵源角度分析压力脉动的产生机理和影响因素,并结合仿真与实验从主动与被动抑制两个方面研究其脉动抑制特性,为液压动力系统泵源脉动的抑制研究提供理论支持。论文主要内容如下:从泵源的角度分析压力脉动的产生机理与关键参数的影响规律。使用理论计算的方法,对柱塞泵的柱塞进行运动分析,推导其瞬时流量公式,分析了脉动的产生原因,确定了影响泵源脉动的关键参数,并利用虚拟样机技术,建立柱塞泵及液压动力系统的虚拟样机仿真模型,进行了关键参数的仿真研究。从压力脉动的被动抑制角度,分析基于蓄能器的脉动抑制性能。从理论分析角度分析了蓄能器抑制压力脉动的原理,建立了蓄能器脉动抑制特性的传递函数,建立了蓄能器抑制脉动的simulink仿真模型,并仿真研究了关键参数对脉动被动抑制性能的影响规律。从压力脉动的主动抑制角度,分析基于伺服阀的脉动抑制性能。依托于自适应主动滤波理论,简要分析了滤波原理,推导了F-x LMS滤波算法的迭代公式,建立滤波系统各环节的传递函数,建立伺服阀抑制脉动的simulink仿真模型,仿真研究了关键参数对脉动主动抑制性能的影响规律。设计实验,验证泵源脉动特性与主、被动脉动抑制性能。搭建液压动力系统试验台,对柱塞泵泵源脉动特性进行实验验证,进行基于蓄能器的被动抑制特性实验与基于伺服阀的主动抑制特性实验,验证了理论与仿真内容的正确性。

关键词：泵源脉动虚拟样机脉动抑制蓄能器主动滤波