基于响应面法的永磁联轴器优化设计

为优化筒式永磁联轴器结构,建立其参数化有限元仿真模型,以增加转矩涡流损耗比为优化目标的响应面法为设计思路,以磁极对数、永磁体厚度、铜套厚度、气隙厚度等主要结构参数为设计变量,通过Design Expert软件中Box-Behnken组合设计方法进行响应面试验设计,利用Ansoft Maxwell有限元分析软件仿真结果确定样本数据,进一步拟合出永磁联轴器优化目标的响应面回归模型,分析模型的有效性并进行优化求解。优化结果表明,结构优化后的永磁联轴器转矩涡流损耗比从0.133 0 N·m/W增加到0.144 8 N·m/W,提升了8.87%,使得永磁联轴器结构得到优化,传动性能得到改进,进一步验证了本文设计方法的有效性和设计结构的合理性。     

基于永磁电机齿槽转矩的磁极参数优化

齿槽转矩是永磁电机设计过程中必须考虑的问题之一。通过对齿槽转矩解析式分析,确定优化目标参数,利用有限元软件建立永磁电机仿真模型,研究永磁体剩磁、斜槽数和槽口宽度对永磁电机齿槽转矩的影响规律,确定最优参数,对表贴式永磁电机的齿槽转矩进行优化,减小转矩脉动,提高电机性能。     

基于遗传算法的飞轮储能系统用径向永磁轴承的优化设计

对飞轮储能系统用径向永磁轴承设计中径向永磁轴承承载力和结构参数优化的问题进行了研究。在永磁体空间磁场分布解析式的基础上,结合根据分子电流学说建立的环形电流模型,推导出径向永磁轴承的径向力解析表达式;定义径向力密度衡量轴承性能优劣;根据优化理论建立以径向力密度为目标函数的优化模型;最后考虑到单因素变量法的缺陷,采用遗传算法理论和方法,利用MATLAB编程求解轴承结构参数的最优结果。对结果分析可知,轴承最佳的结构参数并不是单因素变量法分析的轴承横截面为正方形。总结了永磁轴承设计的一般步骤和方法,对飞轮储能系统径向永磁轴承的设计有实际的指导意义。     

磁力泵磁力联轴器传动的影响因素

为研究磁力泵磁力联轴器的传动性能影响因素,基于Ansoft-Maxwell软件对设计模型进行数值计算,定性分析模型在不同磁极对数和磁钢间隙时对磁转子传动性能的影响.以磁转矩与磁涡流损耗作为评价指标,分别设计4～26对不同排列方式的磁块,并对磁转子的磁场分布进行分析,求得不同磁极对数下磁转子的磁转矩峰值、磁涡流损耗平均值以及离套所受内外磁块的合力F的大小,得到设计模型在16对时磁转矩与磁涡损达到最佳值.以16对磁极对数磁转子为例,单一改变相邻磁钢间的间隙度数,分别从1°,2°,3°,4°共4种不同情况下,研究间隙大小对磁转矩与磁涡流损耗的影响规律,结果表明,增大磁钢间隙会导致磁转矩与磁涡流损耗有小幅度减小,但在间隙中间加入基体A3钢且保持其他条件不变时,会导致磁涡流损耗值增大1.2倍左右.研究的结果可为磁力泵磁转子参数化设计提供一定参考.     

永磁同步电机电磁性能仿真及影响因素分析

为进一步探究永磁同步电机不同结构参数对电磁性能的影响,通过使用Maxwell软件设计永磁同步电机,深入分析了电机槽口宽度、气隙长度以及永磁体宽度等结构参数对永磁同步电机电磁性能的影响。仿真结果表明：增加槽口宽度,电机空载气隙磁通密度基波幅值呈增加的态势,空载反电动势基波幅值呈减小趋势,齿槽转矩增加较为明显;增加气隙长度,电机气隙磁通密度基波幅值呈逐步减小趋势,空载反电动势呈减小态势,但减小幅值不大,气隙长度在一定范围内使得齿槽转矩先增加后减小;永磁体宽度的增加使得气隙磁通密度幅值、电机空载反电动势基波幅值以及齿槽转矩均呈增大态势。通过对不同电机结构参数对电磁性能的影响分析,可为设计优化永磁同步电机提供指导意义。     

轴向柱塞泵孔槽结合配流方式多目标驱动正向设计

基于配流盘过渡区优化的传统轴向柱塞泵降噪方法是在过渡区配流结构已知的前提下进行反向参数优化,缺少普遍性的指导意义.首先对轴向柱塞泵流体噪声和结构噪声激振源形成机理进行分析;在此基础上以消除柱塞腔压力冲击和控制柱塞腔流量倒灌峰值及分布位置为设计目标,提出开式轴向柱塞泵孔槽结合配流方式正向设计理论;采用轴向柱塞泵流动特性仿真模型,对此设计理论设计的配流盘的降噪效果进行分析,仿真结果表明可以显著降低轴向柱塞泵出口流量脉动幅值,基本消除柱塞腔压力冲击.由于此设计方法是基于目标驱动的,可以指导不同型号国产轴向柱塞泵配流盘的设计.     

永磁式涡流缓速器制动性能影响因素敏感性分析

在分析永磁式涡流缓速器制动力矩与结构参数关系的基础上,将均匀设计和回归分析方法引入到永磁式涡流缓速器制动性能影响因素敏感性分析中。以某型号的永磁式涡流缓速器为例,建立了制动力矩随转子鼓内半径、永磁体周向长度、气隙宽度、转子鼓轴向宽度和永磁体高度5个结构参数变化的回归模型,重点讨论了结构参数间交互作用以及各结构参数对制动力矩的影响程度,基于均匀试验设计和制动性能敏感性分析的结果,采用全排列法对结构参数进行了优化。     

基于Motor-CAD的六相容错永磁同步电机仿真设计

为检验六相永磁同步电机的工作性能,对永磁同步电机的结构与特点进行分析,确定了其定转子内外径尺寸、气隙、槽型、轴向长度、极槽数等主要参数;基于Motor-CAD电机仿真软件,对六相容错永磁同步电机进行电磁计算,分析了不同齿宽、槽圆角半径、槽数、永磁体弧长下电机转矩脉动、齿槽转矩的变化,得到了转速为1 500 r/min下的转矩脉动、齿槽转矩、电机最大可能转矩等电机性能指标,并采用螺旋水道水冷方式对电机进行冷却设计,求解出电机各部分的温度数据。通过仿真实验发现,设计的电机符合转矩和温度要求。     

基于粒子群算法的永磁同步电机噪声的优化

合理选择永磁同步电机的结构参数(磁极厚度、极弧系数、槽深、磁极偏心距、槽口宽度)可以在一定程度上抑制永磁同步电机的噪声。为了优化永磁同步电机的噪声,首先利用正交试验选取一定数量的样本;然后利用支持向量机对噪声进行拟合,得到回归方程;利用具有约束条件(保证足够电机转矩)的粒子群单目标优化算法对回归方程进行寻优,得到优化后的噪声值;最后将优化后的结构参数代入电机模型中对噪声值进行求解,与优化前的噪声值进行对比     

基于改进遗传算法的挠性圆盘移栽机参数优化

为了提高移栽机秧苗移栽直立度的合格率,运用改进遗传算法对影响秧苗落地角度的挠性圆盘移栽机结构参数和移栽参数进行优化,并在问题分析的基础上建立了优化模型。为提高遗传算法局部搜索能力,融合了遗传算法和非线性规划寻优算法,利用该算法对以秧苗落地角度为目标的目标函数和设定的适应度函数进行寻优计算,得到相应优化参数组。以该组参数为基础,并根据移栽机结构特点和农业生产实际情况进行微调,将调整后的参数作为挠性圆盘移栽机投苗仿真试验的基本参数。结果表明:仿真数据与优化数据基本一致,改进的遗传算法适应本优化问题,为挠性圆盘式移栽机的机构参数化设计和试验研究奠定了基础。     

基于模型的永磁同步电机最优磁链控制研究

对于电机存在两种损耗最小控制方法,即损耗模型控制方法和搜索法。前一种方法需要依靠电机参数和繁琐的数学计算来搭建电机损耗模型;后一种方法需要多次采样进行搜索,从而导致控制震荡和系统不稳定。在此,提出了一种基于永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor)损耗模型的搜索法,在搭建好损耗模型后,在搜索期间使用黄金分割算法搜索PMSM当前工况下的最优定子磁链,并采用直接转矩控制下滑模控制,增强了其鲁棒性。在Simulink中搭建了仿真模型,并与传统的额定磁链输出算法和搜索法进行了比较。仿真结果表明,所提出的方法是可行的。     

低温环境下车用启动电机工作特性仿真与结构优化

建立了永磁同步电机的数学模型,进行了电机的理想空载特性仿真,考察了气隙厚度、永磁体厚度、极弧系数等参数对电机空载特性的影响。采用准牛顿算法对电机的结构参数进行了全局优化,结果表明:当电压不变,温度在30℃到-35℃区间时,随着温度的下降,电机的输出功率、转速、转矩随着电枢电流的增大而增大;当温度不变,电压下降时,电机的输出功率、转速、转矩随着电枢电流的增大而降低;优化后,电机工作效率提高了10%,转速提高了60 r/m in,转矩提高了0.5 N.m,最大功率提高了0.15 kW。     

基于多策略差分布谷鸟算法的粒子滤波方法

为了提高标准布谷鸟算法的种群多样性和全局搜索效率,将多策略差分变异过程引入布谷鸟算法中。在布谷鸟的宿主发现过程中借助多策略差分操作来提高种群的多样性,同时,改进的布谷鸟在算法新解选择中增加排队优选机制,与贪心算法相结合以减少局部极值的不良吸引,加快搜索进程。将改进的布谷鸟算法应用到粒子滤波中,用布谷鸟的鸟巢来表征粒子,通过模拟布谷鸟群体搜索巢穴位置的过程来优化粒子分布。实验表明,改进的智能优化粒子滤波算法有效提高了粒子多样性和非线性系统状态的预测精度,并能在粒子数减少的情况下保持稳定估计。     

永磁式缓速器热-磁耦合建模与试验

永磁式缓速器转子鼓温度场分析是散热片设计的核心。温度场和磁场存在弱耦合关系,涡流损耗作为温度场控制方程的内热源。随着温度升高,电阻率ρ升高,相对磁导率μr下降,引起涡流损耗变化。建立了永磁式缓速器多因素影响的热-磁耦合数学模型。阐述了各种耦合算法的计算量,局部和全局收敛性。运用ANSYS分析软件和APDL参数化设计语言编程,对转子鼓热-磁耦合场进行计算,得到了转子鼓午面和轴向的温度分布。试验值和有限元结果验证了数学模型的正确性。     

车用永磁式缓速器设计中漏磁影响因素分析

以优化设计和减少漏磁为目标,运用磁路分析法建立永磁式缓速器的漏磁场模型,得到设计参数的解析式。由于参数之间的复杂函数关系,采用区间数学算法来优化永磁式缓速器的设计参数,将影响漏磁系数的非线性方程组化简为线性方程组。选取满足设计要求的目标参数——转子鼓磁感应强度Bm、气隙磁感应强度Bg,ave、漏磁系数K的最佳取值区间。使用区间迭代法,求出自变量参数的取值区间和权数pi。运用Matlab语言编程直接搜索合理的设计参数,减少了计算量和循环次数。三维有限元漏磁分析和试验均证明了设计参数选取的合理性。结果表明：永磁体高度HPM、气隙ge对漏磁系数K影响较大;区间数学Tschernikow算法在永磁式缓速器设计中是有效的。     

基于改进双向RRT*的果园机器人运动规划算法

为提高果园机器人在果园中作业的自主性、安全性和效率,需要进行有效合理的运动规划。针对传统RRT*(Rapidly exploring random tree star)全局路径规划算法在连续走廊式环境下存在搜索效率低、采样点利用率低、生成路径折线多转角大等问题,以阿克曼底盘果园喷雾机器人为运动模型,提出一种改进双向RRT*的果园喷雾机器人运动规划算法。首先,根据激光雷达建立果园二维平面地图,将果树和障碍物均视为障碍物区域,并结合喷雾机器人本体尺寸,对障碍物进行膨胀化处理;然后,通过改进双向RRT*算法搜索路径,搜索路径过程中结合动态末梢节点导向和势场导向进行偏置采样,并对初步生成的路径进行路径点去冗余以及相邻折线段转角约束处理;最后,采用三阶准均匀B样条曲线对处理后的路径点进行轨迹优化,在优化过程中主要考虑轨迹的碰撞检测和喷雾机器人底盘曲率约束。试验结果表明,相较于传统双向RRT*算法,本文所提出的改进算法规划时间平均减少57.5%,采样点利用率平均提高28.55个百分点,最终路径长度平均缩短7.14%;经三阶准均匀B样条曲线优化后所得轨迹在有、无障碍物两种环境下均满足喷雾机器人最大曲率约束,且仅在换行以及障碍物处存在转弯行为,符合喷雾机器人作业轨迹条件,提高了喷雾机器人的工作效率和自主性。     

基于Rogowski永磁式涡流缓速器电磁场与制动力矩研究

永磁式涡流缓速器电磁场分析是其设计的核心.为了研究永磁式涡流缓速器电磁场分布,将缓速器的永磁体等效为磁化电流,从麦克斯韦方程组出发,应用Rogowski方法,研究了气隙磁场分布,计算了转子鼓中的涡流密度,推导出了永磁式涡流缓速器的制动力矩计算公式.采用Rogowski方法不仅清楚地揭示出永磁式涡流缓速器的电磁场物理本质,而且制动力矩理论计算值与缓速器台架试验结果的误差小于10%,在可接受范围内.     

非理想网络环境下永磁同步电机转速鲁棒控制

针对网络化控制中通信时滞条件下永磁同步电机转速控制问题,首先在网络环境下建立永磁同步电机时滞动力学模型;然后基于模型展开系统调速鲁棒控制器设计,并通过构造Lyapunov-Krasovskii函数得到系统转速控制稳定性条件,进一步利用LMI工具箱计算出相应的鲁棒控制器增益;最后为验证控制器性能,基于SimEvents搭建控制器局域网络(CAN)通信模块,引入干扰信号,以真实反映网络通信诱发的不确定性延迟,并通过MATLAB/Simulink建立基于控制器局域网络的永磁同步电机调速控制系统模型,监测电机转速、相电流及转矩,展开仿真对比分析.结果表明:在非理想网络环境下,采用所设计的调速鲁棒控制器的系统稳定性较传统PI控制器矢量控制方法有显著提高,可以满足永磁同步电机转速控制稳定性要求.     

基于扩展电压矢量的永磁同步电机预测控制

针对传统的直接转矩控制方法中存在的电机转矩和定子磁链脉动大的问题,提出基于扩展电压矢量的永磁同步电机转矩预测控制,通过扩展有限控制集中备选电压矢量的个数,采用两步预测得到最优电压矢量,降低电机稳态转矩波动,减少逆变器开关损耗.与传统的直接转矩控制和模型预测控制进行比较,结果表明,所提出的策略有效降低了电机转矩和定子磁链...