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基于能量均匀化的高剪切强度周期性点阵结构拓扑优化

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机械工程学报 2017年第18期53卷 152-160页

作者：杜义贤李涵钊田启华尹艺峰罗震三峡大学机械与动力学院宜昌443002 三峡大学水电机械设备设计与维护湖北省重点实验室宜昌443002 悉尼科技大学电机机械和机械电子系统工程学院

传统多孔结构构型型式单一、缺乏科学设计方法的指导,为了从拓扑构型角度设计抗剪切性能更优的周期性点阵结构,基于拓扑优化技术,以周期性单胞为研究对象,以其切变模量最大为目标,以结构的材料用量和力学控制方程为约束条件,利用能量均... 详细信息

传统多孔结构构型型式单一、缺乏科学设计方法的指导,为了从拓扑构型角度设计抗剪切性能更优的周期性点阵结构,基于拓扑优化技术,以周期性单胞为研究对象,以其切变模量最大为目标,以结构的材料用量和力学控制方程为约束条件,利用能量均匀化方法建立基于宏观力学性能的细观点阵结构的优化模型,通过改进的优化算法求解模型,得到了一种宏观上的拓扑边界清晰的周期性点阵结构。然后根据优化结果,在考虑胞元非等壁厚和横向剪切变形影响条件下进行等效材料力学性能分析,得到剪切性能关于微结构胞元几何参数的表征,同时加工制造了优化得到的周期性点阵结构,并进行了剪切力学性能测试。从理论分析和性能试验两个方面与六边形蜂窝结构相应的切变模量进行对比,结果表明,经优化得到的周期性点阵结构切变模量有大幅提升、抗剪切性能更优越。验证了所提出方法能有效地应用于周期性点阵结构抗剪切性能的优化设计。

关键词：点阵结构高剪切强度能量均匀化方法拓扑优化

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结合整车模型的电液助力转向系统瞬态分析

计算机仿真 2016年第4期33卷 189-194,199页

作者：李书霞郑敏毅王立夫张农湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室湖南长沙410082 悉尼科技大学电机机械与机械电子系统工程学院

电动液压助力转向系统动态特性的研究是转向系统与整车匹配和控制策略研究的关键,其建模的难点在于电动液压助力转向系统是机械、液压与电器的耦合。结合整车模型,建立了转向系统的机电液耦合动力学模型;进行了非线性时变系统的瞬态响... 详细信息

电动液压助力转向系统动态特性的研究是转向系统与整车匹配和控制策略研究的关键,其建模的难点在于电动液压助力转向系统是机械、液压与电器的耦合。结合整车模型,建立了转向系统的机电液耦合动力学模型;进行了非线性时变系统的瞬态响应求解;分析了扭转刚度等关键参数对转向系统及整车性能的影响;搭建了动态模拟助力转向台架,并在方向盘力脉冲输入下进行了实验验证及对比分析。结果表明:仿真与台架实验测试结果吻合良好,验证了模型的有效性;对转向系统的瞬态分析为系统匹配设计及控制策略的研究提供了可靠依据。

关键词：电动液压助力转向机电液耦合非线性瞬态响应

参数不确定永磁同步电机混沌系统的有限时间稳定控制

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物理学报 2013年第18期62卷 60-65页

作者：唐传胜戴跃洪电子科技大学机械电子工程学院成都611731

针对含有参数不确定性的永磁同步电机混沌系统,结合主动控制与有限时间稳定控制理论,提出一种改进的主动有限时间稳定控制器.该控制器不仅具有较强的鲁棒性,而且可以通过调整终端吸引子比例系数,有效地缩短系统的响应时间,以提高系统的... 详细信息

针对含有参数不确定性的永磁同步电机混沌系统,结合主动控制与有限时间稳定控制理论,提出一种改进的主动有限时间稳定控制器.该控制器不仅具有较强的鲁棒性,而且可以通过调整终端吸引子比例系数,有效地缩短系统的响应时间,以提高系统的响应能力.通过仿真实验,验证了该控制器比传统的控制器的具有更强的鲁棒性和响应能力.

关键词：永磁同步电机混沌控制有限时间稳定主动控制

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具有极化特性的拓扑优化节点密度插值方法

机械设计 2018年第3期35卷 80-85页

作者：杜义贤张严李涵钊田启华徐明罗震三峡大学机械与动力学院湖北宜昌443002 水电机械设备设计与维护湖北省重点实验室湖北宜昌443002 悉尼科技大学电机机械和机械电子系统工程学院

为了解决拓扑优化中棋盘格式和灰度单元等数值不稳定性问题,提出了一种能构造连续密度场和极化中间密度的节点密度插值方法。基于节点密度,该方法首先建立了基于双线性函数的拓扑优化密度插值函数,使设计区域的密度场具有连续性,在数学... 详细信息

为了解决拓扑优化中棋盘格式和灰度单元等数值不稳定性问题,提出了一种能构造连续密度场和极化中间密度的节点密度插值方法。基于节点密度,该方法首先建立了基于双线性函数的拓扑优化密度插值函数,使设计区域的密度场具有连续性,在数学本质上消除了棋盘格现象;然后构造具有逼近0/1两端特性的密度极化函数,合理极化中间密度,极大减少了中间密度节点数量,抑制了灰度单元。经典数值算例表明:所提出的方法能有效地解决棋盘格,抑制灰度单元。

关键词：拓扑优化数值不稳定性节点密度法双线性插值密度极化

抑制风力发电机叶片高频振动的尾缘襟翼主动控制方法

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工程科学与技术 2021年第5期53卷 166-174页

作者：刘廷瑞孙长乐李善耀张晓林刘桂芳山东科技大学机械电子工程学院山东青岛266590

针对叶片的高频振动,阐述了抑制风力发电机叶片高频振动的尾缘襟翼主动控制方法。结构模型是基于周向反对称刚度(CAS)铺层设计的复合材料叶片梁模型,基于弹性挥舞/扭转位移的分析,纳入了由步进电机驱动的尾缘襟翼的角度控制。气弹系统... 详细信息

针对叶片的高频振动,阐述了抑制风力发电机叶片高频振动的尾缘襟翼主动控制方法。结构模型是基于周向反对称刚度(CAS)铺层设计的复合材料叶片梁模型,基于弹性挥舞/扭转位移的分析,纳入了由步进电机驱动的尾缘襟翼的角度控制。气弹系统的气动力是基于一种新颖的适合于尾缘襟翼的准稳态模型,其偏微分气弹方程组的求解是基于Galerkin法的离散化。通过基于尾缘襟翼摆角的主动控制成功抑制了叶片高频振动。主动控制是基于线性矩阵不等式(LMI)设计和状态观察器设计的H∞控制算法,其研究基于时域响应的稳定性分析和鲁棒控制方法,实现位移响应分析、鲁棒性能分析,以襟翼角度输入控制信号展示。LMI的优化机理是在选定鲁棒控制参数的基础上,优化不确定的鲁棒性能参数,使得被控位移和控制输入均保持在一个合理的范围。为降低全状态反馈时状态变量检测的误差影响,利用状态重构和状态观察器来改善控制性能,同时,对比不同的鲁棒性能参数和不同的风速激励下的高频振动控制结果,验证了基于LMI的H∞控制算法的可靠性和鲁棒性。基于S7–300 PLC和WinCC组态软件的“实时OPC技术”,采用一种过程控制实验,验证了控制算法在工程应用中的可行性,因为算法复杂性而无法在常规控制器硬件中运行的智能控制算法,提供了一种实时工程应用的可行性方案。

关键词：风力发电机叶片高频振动尾缘襟翼主动控制 H∞控制

刮板输送机多永磁电机串联驱动新模式及关键技术

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煤炭科学技术 2024年第2期52卷 238-252页

作者：张强刘伟王聪苏金鹏刘峻铭顾颉颖张润鑫山东科技大学机械电子工程学院山东青岛266590

装备智能化是煤炭行业高质量发展的必然趋势,伴随着煤矿超大采高、超长工作面的建设,刮板输送机不断朝着重型长运距的方向发展,并且永磁直驱已逐渐取代“异步电机+减速器”成为刮板输送机的主要驱动方式,而传统双驱动刮板输送机存在停... 详细信息

装备智能化是煤炭行业高质量发展的必然趋势,伴随着煤矿超大采高、超长工作面的建设,刮板输送机不断朝着重型长运距的方向发展,并且永磁直驱已逐渐取代“异步电机+减速器”成为刮板输送机的主要驱动方式,而传统双驱动刮板输送机存在停机率高、煤流分布不均且能耗大、跟踪性能差的问题,尤其长运距下链条张力波动大造成驱动电机电路涌动,已成为制约我国刮板输送机智能化发展的主要难题。根据刮板输送机面临的主要问题和发展需求,提出了刮板输送机多永磁电机串联“驱动-传动”输送新模式,并阐述了多永磁电机串联驱动刮板输送机这一研究领域涉及的关键技术研究现状,包括刮板输送机故障诊断与状态识别技术、多电机串联驱动“机-电”耦合动力学特性、多永磁电机同步控制技术、多智能体自适应协同控制,对于多驱动刮板输送机的设计研发具有一定的适应性和借鉴性;针对刮板输送机多永磁电机串联驱动系统研究面临的难题,将该系统分为4项关键科学技术:①多驱动刮板输送机新构型设计;②多驱动刮板输送机非线性机-电耦合动力学建模;③多驱动刮板输送机链条张力脉动与主动控制;④串联驱动刮板输送机主动容错与自适应协同控制;从结构设计与优化、整机运维控制实现刮板输送机多永磁电机串联驱动系统技术攻关,提高刮板输送机的智能化水平,促进煤机高端装备的水平和发展。

关键词：刮板输送机串联驱动机电耦合动力学模型主动容错控制智能调控

基于介电弹性体的振荡水柱波浪能发电模拟分析

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振动与冲击 2020年第10期39卷 256-260,268页

作者：杜小振朱尚郭悦赵岩康辉山东科技大学机械电子工程学院山东青岛266590

振荡水柱式(OWC)波浪能采集装置结构简单、成本低;介电弹性体作为发电机可以收集人体能、海洋能、风能等,能量密度高、耐冲击、环境适应性强,利用OWC驱动介电弹性体形变发电应用前景好。在FLUENT中建立二维数值水槽OWC模型分析气室内波... 详细信息

振荡水柱式(OWC)波浪能采集装置结构简单、成本低;介电弹性体作为发电机可以收集人体能、海洋能、风能等,能量密度高、耐冲击、环境适应性强,利用OWC驱动介电弹性体形变发电应用前景好。在FLUENT中建立二维数值水槽OWC模型分析气室内波高和压强的变化规律;在Abaqus有限元分析系统中将波浪进入气室的模拟压强施加到介电弹性体薄膜模型产生形变,采用Simulink计算介电弹性体发电量。结果表明:介电弹性体发电量随着薄膜面积、气室压强增加而增大;随着薄膜厚度、预拉伸强度增大而减小,并且这两者对发电量影响较大。

关键词：波浪能振荡水柱(OWC) 介电弹性体(DE) 发电仿真分析

基于dSPACE的无刷直流电机控制器快速开发方法

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系统仿真学报 2008年第8期20卷 2023-2026页

作者：舒杨李辉孙永奎电子科技大学机械电子工程学院成都610054 电子科技大学自动化工程学院成都610054

通过把dSPACE半实物仿真系统与自主开发的通用驱动模块相结合,得到了通用性较高的无刷直流电机控制器开发平台PACM(a platform based on common actuated circuit and software MATLAB),并由此归纳出一套无刷直流电机控制器的快速开发... 详细信息

通过把dSPACE半实物仿真系统与自主开发的通用驱动模块相结合,得到了通用性较高的无刷直流电机控制器开发平台PACM(a platform based on common actuated circuit and software MATLAB),并由此归纳出一套无刷直流电机控制器的快速开发方法。PACM的硬件部分是基于dSPACE实时仿真平台的通用BLDCM驱动模块,可以支持功率在3kW以下的三相BLDCM;软件部分是用MATLAB/Simulink建立的数字调节器模型,灵活地支持各种控制算法模型。以某跑步机三相无刷直流电机控制器的开发为例,运用该方法,快速地得到了满足控制需求的硬件电路以及控制软件代码。与传统开发方法相比,该方法能显著的缩短控制器的开发周期,降低开发成本。

关键词：无刷直流电机数字调节器模型通用驱动模块半实物仿真

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非均匀气隙永磁同步电机的有限时间混沌同步

控制理论与应用 2014年第3期31卷 404-408页

作者：唐传胜戴跃洪甄文喜电子科技大学机械电子工程学院四川成都611731

针对非均匀气隙永磁同步电机(PMSM)混沌系统,提出一种改进的主动有限时间同步控制器.该控制器首先利用主动控制来实现动态误差系统非线性项和线性项的近似解耦,再通过有限时间稳定控制来实现驱动系统和相应系统的有限时间同步.通过仿真... 详细信息

针对非均匀气隙永磁同步电机(PMSM)混沌系统,提出一种改进的主动有限时间同步控制器.该控制器首先利用主动控制来实现动态误差系统非线性项和线性项的近似解耦,再通过有限时间稳定控制来实现驱动系统和相应系统的有限时间同步.通过仿真实验,验证了该控制器比传统的控制器具有更强的鲁棒性和快速响应能力.

关键词：永磁同步电机混沌同步主动控制有限时间稳定