一、调节弹簧的优化设计(论文文献综述)
许亚鹏[1](2021)在《被动柔性变刚度执行器及其特性研究》文中认为在康复训练、助行助力、机械假肢、工业生产、特种任务等人-机器人或机器人-环境物理交互中,高安全性和强柔顺性是交互式机器人的两个共性关键指标。关节是驱动机器人本体运动并满足这两条关键指标的核心执行器。从物理硬件层面,在执行器传动链上引入弹性元件,执行器将具备固有柔顺属性,称为被动柔性执行器,可大大降低反射惯量和柔顺控制难度,且具有一定的被动弹性储能和力感知能力,人机交互体验好,固有安全性高。相比于传统的刚性传动执行器或定刚度弹性执行器,可变刚度执行器(Variable Stiffness Actuator,VSA)具备刚度调节范围广、被动弹性储能容量大、任务适应能力强、控制带宽灵活性好、安全性高等优势,适合于要求兼顾安全性和控制精度的物理交互型机器人。然而,额外引入的调刚机构大大增加了 VSA的设计复杂性和控制难度。如何通过紧凑性设计使VSA同时具备大范围、高速度、低能耗、弱耦合的主动刚度调节能力、精确的弹性力/力矩感知能力、较高的功率密度,是性能优异的VSA所面临的重大挑战。而VSA无法避免的非线性运动耦合扰动及系统复杂不确定性导致的控制器设计难度则是对其精确运动控制与拓展应用的主要障碍。本研究以突破上述挑战和障碍为目标,围绕变刚度执行器的设计与控制及其特性,进行相关理论、方法、技术与实验研究,主要内容如下:(1)以刚度调节范围广、响应快、阻力小为三大首要设计目标,结合现有变刚度原理优势,提出变弹性体结构参数的变刚度原理,设计相应的弹性元件及其应用方案,然后建立执行器的刚度模型,仿真分析所提出原理的刚度、弹性扭矩、被动弹性能及调刚阻扭矩的变化特性,并详细分析执行器最大弹性偏转量的多种约束条件,进而设计相应的约束机构,以保证执行器的弹性力力矩感知能力。(2)从旋转式VSA的应用背景出发,分析其基本构成,进而确定设计要求,然后提出VSA的总体设计方案,结合所提出的变刚度原理与VSA总体设计方案,对关键元件的选型进行分析,完成被动柔性变刚度执行器的机-电-控系统物理样机开发(命名为S3VSA),最终对所开发的S3VSA进行调刚性能测试,辨识其静态刚度特性、考察其调刚速度和实际调节能耗,并分析其调刚分辨率的变化特性。(3)针对S3VSA的运动耦合扰动抑制问题,提出了基于扰动观测器的双环非线性控制器。首先,建立执行器的动力学模型并分析系统扰动,根据误差动态设计出非线性扰动观测器对耦合扰动进行估计,进而设计执行器的内、外环位置跟踪控制器,利用李雅普诺夫理论证明其稳定性,分析控制器参数整定原则,最终在多种刚度和负载变化情况下进行对比实验验证。(4)针对S3VSA的复杂动力学建模引起的控制器设计困难问题,以S3VSA在任务空间中的学习自适应控制为研究焦点,首先对控制问题分析得到控制目标,然后基于增量式学习的局部加权理论提出复合学习控制算法,以S3VSA反馈为样本点,利用复合学习算法更新局部加权线性回归中的模型参数,由局部加权学习将各个接受域的估计值进行增量式加权计算,进而得到执行器的内外环动力学估计,并利用李雅普诺夫理论证明控制器的稳定性和收敛性,最终通过对比实验验证所提出算法的泛化能力。(5)基于所设计的S3VSA及相关算法分析并验证其在碰撞模拟应用中的安全应对性能,以及在周期运动模拟应用中的节能效果。首先提出了基于执行器偏转量变化率和能量法结合的碰撞在线监测方法,进而设计了基于柔性关节的事件后安全应对策略,并基于所提出的DNC控制算法进行了安全碰撞对比实验,验证S3VSA的安全应对性能;然后,分析S3VSA的动态特性,探究其功耗最低所需满足的刚度动态,在定刚度、变刚度和刚性传动模式下进行了对比实验,验证了S3VSA的节能效果;最终将S3VSA与一些经典的VSA方案进行了综合性能对比,证实了 S3VSA在紧凑性、调刚速度与能耗、功率密度等方面所具有的竞争力。
周超[2](2020)在《往复压缩机无级气量调节系统执行机构优化设计技术研究与应用》文中研究说明往复压缩机在石油、冶金、化工、天然气输送等各工业领域中应用广泛。鉴于往复压缩机属于容积式压缩机,排气量为固定值,当压缩机后端工艺需求波动、进气源气量不稳定时,都要求压缩机应具备良好的排气量调控功能。近些年越来越多压缩机应用部分行程顶开进气阀调节的气量调节系统,节能效果明显。但是目前已成功应用的国内外无级气量调节系统存在成本高、执行机构结构复杂检维修难度高、技术成果封锁等问题,使其广泛应用受到了影响。无级气量调节系统执行机构决定着系统的可靠性及实际调控效果。虽然国内研究人员针对气量调节系统执行机构开展了深入的理论研究,其中包含工作原理、气阀瞬态特性、参数影响分析及优化等,但是执行机构传统设计方法多为单目标优化,单一参数的优化可能会导致其余参数的劣化,优化设计具有局限性,并且传统设计余量较大,系统成本及设计难度较高。因此研究执行机构性能及多目标优化技术,对提高无级气量调节系统性价比,增强其高可靠性、高安全性运行能力具有极其重要的意义和价值。本文以往复压缩机无级气量调节系统执行机构为研究对象,建立了变工况下的执行机构数学模型和压缩机工作模型,对无级气量调节系统多参数之间的关联性进行分析,完成了执行机构样机参数计算与结构设计,提出了一种基于NSGA-Ⅱ的执行机构参数多目标优化方法。搭建了无级气量调节系统实验台,进行了执行机构性能及可靠性实验,对理论研究成果进行了验证。经过实验与工程应用研究,针对无级气量调节常见的调控失稳故障提出了一种调控参数自适应优化补偿的自愈调控方法。本文研究成果对提升无级气量调节系统设计水平、增强系统实用性具有重要作用。本文的主要研究内容如下:首先,构建了往复压缩机不同工况下的工作模型,并建立了包含液压力、气缸压力、复位弹簧力、阀片作用力的执行机构工作模型,得到了执行机构参数设计的运动方程,揭示了各参数相互关系。将执行机构运动方程融入压缩机工作模型中,构建了气量调节工况下的压缩机工作模型,分析了执行机构参数对压缩机工作循环的影响,模拟了不同撤回速度对应的气缸压力。进一步,通过CFD构建压缩机气缸及气阀三维模型,模拟不同回流间隙下的气缸压力,得到回流间隙与阀片气体合力的关系。其次,基于执行机构数学模型的参数分析,在满足调控及使用要求的前提下,以DW2/12往复压缩实验台为设计对象,设计了一种气液分离分体式油缸及一种有助于延长阀片寿命的卸荷器新结构,实现了执行机构高频动作、密封、可靠性等设计要求,最终开发了一套满足无级气量调节要求的执行机构系统。基于执行机构样机系统,开展执行机构性能实验及可靠性实验,验证了数学模型及结构设计的正确性和可行性。然后,针对往复压缩机无级气量调节系统执行机构、液压系统关键参数相互抑制、矛盾的关系,传统方法无法获取多参数最优解的难题,以执行机构及往复压缩机为研究对象,基于执行机构及往复压缩机模型,将复位弹簧刚度、油压力、冲击速度、指示功率偏差值作为目标函数,开展基于NSGA-Ⅱ方法的执行机构多目标优化研究。所提出的方法解决了无级气量调节系统参数优化设计难题,使无级气量调节系统安全、高效地运行,为气量调节系统整体优化设计奠定基础。最后,采用多目标优化设计的执行机构成功在国内石化企业应用,取得良好的调控及节能效果。针对执行机构及电磁阀的高频动作,系统运动部件易产生疲劳、磨损等劣化现象,弹簧疲劳、电磁阀参数偏移等导致气量调节控制失稳的问题,采用多参数负荷动态反馈模型,实现调控失稳故障诊断和故障类型识别,提出了一种基于神经网络的气量调节系统执行机构失稳故障的自愈调控方法。实验结果表明,提出的自愈调控方法可在失稳故障发生后主动施加调控参数补偿量,使得气量调节系统恢复到正常状态,实现故障在线自愈。
李云龙[3](2020)在《基于并联机构车辆座椅隔振技术研究》文中研究表明汽车座椅悬架的隔振性能对改善乘员乘坐舒适性和身体健康起着关键作用。特别对于工程机械和非铺装路面工况下的车辆,面对较多的低频路面激励,而在各种路面激励中,其中低频振动对人体健康的危害最大甚至造成不同程度的人体损伤。目前应用较为广泛的传统线性座椅悬架为了保证具有较高承载力和较小静位移则多选用固有频率较高的普通线性弹簧,因此面对低频激励下隔振性能较差。但是具有高静态刚度和低动态刚度的并联机构非线性座椅悬架能够较好地解决这一难题。并联机构非线性座椅悬架具有静位移小以及固有频率低等优点,故适合隔离低频甚至超低频振动。但是由于并联机构座椅悬架受到尺寸设计及座椅法规限制,为了使并联机构座椅具有高的静刚度和较低的动刚度这一特性,发挥并联机构最佳隔振性能,因此,对并联机构座椅悬架进行优化设计和隔振性能分析的研究对提高汽车乘坐舒适性具有重要的理论和工程意义。论文完成的工作如下:(1)并联机构座椅悬架建模与静力学分析。基于正负刚度并联的原理,设计了一种新型并联机构座椅悬架,确立是以连杆弹簧为基础的负刚度的刚度调节机构与垂向布置的正刚度的弹性元件并联而成。首先是对并联机构负刚度调节机构进行静力学分析,利用推导出的回复力、刚度和位移的公式,分析设计主要参数对该刚度调节机构回复力和刚度的影响;然后对并联过后的座椅悬架隔振系统回复力进行静力学分析以及刚度变化特性分析,找出不同参数对并联机构回复力及刚度影响特点。这对优化设计并联机构座椅悬架发挥高静刚度和低动刚度具有十分重要意义。(2)并联机构悬架座椅的参数优化设计,不同参数对并联机构各参数作用特点以及并联机构刚度特性,选定了参数协调处理的优化算法,基于有条件约束极值寻优问题演变的加速粒子群算法是对座椅悬架参数权衡、折中从而达到理想工况的高效设计方法。通过对并联机构座椅悬架参数优化,使得最终得到的各参数满足汽车座椅设计法规和尺寸设计要求的同时并联机构座椅悬架隔振系统的动刚度最小值趋于零,即趋于准零刚度。(3)并联机构座椅悬架动力学建模与分析。建立简谐激励下非线性动力学方程,基于谐波平衡法计算得到了悬架系统的幅频响应与基于龙格库塔法求解的数值解对比,验证求解动力学方程的稳态响应准确性。其次是对该动力学系统进行必要的稳定性分析,确定稳定性边界条件与抑制跳跃现象条件。最后,分析不同结构参数对系统响应幅值、位移传递率和起始隔振频率的影响。验证并联机构座椅悬架比传统线性座椅悬架具有更好的低频隔振性能,具有更宽的隔振频带,甚至达到全频隔振的效果。(4)并联机构座椅仿真分析。考虑到并联机构座椅应用在不同的工况,建立了七自由度的“人-座椅-车”集中参数耦合振动模型。该振动耦合参数模型由1/4车模型、座椅悬架以及四自由度的人体集中参数模型组成。基于MATLAB/Simulink仿真得到了人体各部位在简谐基础激励、路面脉冲载荷激励、多频率组合激励以及基于白噪声法的随机激励下的响应,并引入了振动舒适性评价指标,量化分析了并联机构座椅隔振性能。(5)并联机构座椅悬架创新设计与实验分析。对并联机构座椅悬架进行创新设计,在原有负刚度调节结构单弹簧的基础上采用双弹簧设计。基于优化后的参数加工座椅悬架的物理样机,并进行了在定频和扫频实验,实验结果表明:该并联机构座椅悬架隔振性能优于无负刚度调节的等效线性座椅悬架,且具有更好的低频隔振性能。
林楠[4](2020)在《货车用高效定力矩螺栓套筒的优化设计》文中研究说明货运列车中多处都采用螺纹联接,而采用定力矩扳手拧紧螺栓时,由于作业空间狭小,普通定力矩扳手没有足够的回转空间而给使用带来不便,因此设计一款适用于狭小空间的货车用高效定力矩螺栓套筒拧紧装置是十分必要的。本文采用定力矩螺栓套筒和电动扳手相结合,能够对狭小空间处的螺栓施加给定力矩。本文设计出两种不同的机械结构,通过模型实验的方法对两种方案的可行性作出对比,最终选择了方案二,即通过弹簧、圆柱滚子及凹槽结构控制卸载力矩,通过行星轮系增大卸载力矩,并通过调节螺杆调节卸载力矩。针对该方案本文给出了NGW型和NW型两个设计方案,使用MATLAB R2018a软件对两种方案进行结构尺寸优化设计,并对比了优化后的尺寸和参数,采用了NGW型方案。利用ABAQUS2019软件对行星轮架结构进行拓扑优化,使行星轮架体积减小了33.1%。应用ABAQUS2019软件对定力矩螺栓套筒进行了静力学分析,最大等效应力为333.5MPa,发生在行星轮的轮齿上;最大应变为6.97×10-4,发生在行星轮的轮齿上。显式动力学分析中,卸载过程的最大等效应力为119.0MPa,发生在内齿轮圈凹槽侧棱处,内齿轮圈最大周向位移为12.223mm,最大角速度为251.033rad/s,圆柱滚子最大径向位移大小为3.52mm,最大径向速度大小为2273.84mm/s;空转过程的最大等效应力为196.5MPa,发生在圆柱滚子上,圆柱滚子最大径向位移大小为0.66mm,最大径向速度大小为1099.67mm/s。分析结果表明各零件的等效应力均小于材料的许用应力,证明定力矩螺栓套筒强度可靠,位移、速度和角速度分析也符合各零件的设计要求,表明本文设计的定力矩螺栓套筒能够正常运作。本文提出的设计方案为定力矩螺栓拧紧装置的设计提供了新的思路,采用的设计方法为螺栓及其他紧固件拧紧装置的优化设计提供了一些理论依据。
孙利杰[5](2020)在《中压真空断路器分合闸理论分析与优化设计》文中研究指明真空断路器是中压开关中的主要电器之一,弹簧操动机构由于对电源要求低,运行可靠性高等优点被广泛应用于真空断路器中。目前对于真空断路器弹簧操动机构机械特性的研究仍有许多不足之处。文章以ABB公司的中压真空断路器弹簧操动机构作为研究对象,对其合闸过程动触头所受到的驱动力、阻力变化及能量变化进行理论分析。文章从弹簧操动机构的工作原理出发,利用三维建模软件SolidWorks建立机构模型。通过对机构模型在合闸过程中位置及力矩传动分析,得出合闸过程中动触头所受到的驱动力及阻力的变化曲线。利用MATLAB求解在合闸过程中动触头所受到的驱动力与阻力变化曲线的交点位置,计算并对比交点前驱动力与阻力做功的大小,分析合闸过程的能量关系,最终得出可用于分析合闸过程动触头所受到的驱动力与阻力变化及能量变化的理论计算方法。其次建立弹簧操动机构简化模型,并导入多体动力学仿真软件Adams中,建立虚拟样机。分别调节储能弹簧、分闸弹簧及超程弹簧的参数,改变合闸过程动触头所受到的驱动力与阻力做功的大小,找出断路器刚好能够合闸时的机构参数,并代入理论计算方法中分析此时的能量关系。对比三组仿真及理论分析结果,得出断路器刚好能够合闸时驱动力与阻力做功之间的能量关系,并验证理论计算方法的正确性。并在此基础上求出了机构摩擦力对合闸过程的影响。最后装配试验样机,对试验样机进行机械特性试验。通过调节机构参数,使断路器刚好能够完成合闸,计算并对比此时动触头受到的驱动力与阻力做功之间的关系,进一步验证理论计算方法的正确性。文章从理论、仿真、试验三个角度对中压真空断路器弹簧操动机构进行理论分析,提出分析合闸过程动触头所受到的驱动力及阻力变化及能量变化的理论计算方法,并通过仿真分析得出断路器刚好能够合闸时动触头所受到的驱动力与阻力做功之间的能量关系,并验证理论计算方法的正确性。最后通过样机试验进一步验证了仿真结论及理论计算方法的正确性。该理论计算方法可以为断路器的研发与设计提供依据,减少设计周期,提高设计效率。
万快弟[6](2020)在《CDC减振器阻尼特性研究》文中研究表明CDC(Continous Damping Control)减振器是一种阻尼无级调节减振器,其主要优点是可根据不同的路况、驾驶行为、负载等情况连续地调节阻尼力,解决了不能同时满足驾驶平顺性与安全性的矛盾,它是无级阀控式减振器的典型代表,对其关键技术开展研究,对我国半主动减振器的发展具有一定的指导意义。本文针对CDC减振器阻尼特性进行研究,主要研究内容及成果如下:(1)以电磁理论为基础,建立了CDC减振器先导阀电磁场物理模型,仿真分析各个结构参数对电磁力的影响规律,得出对电磁力影响较大的先导阀结构参数,利用正交试验法针对所选取的三个先导阀结构参数进行协同优化,确定优化参数组合方案,最后利用所得到的的参数重新建立模型仿真获得电磁力与输入电流的关系。结果表明:当D2=12.6mm、δ4=0.25mm、L2=4mm时电磁铁具有较优的恒力特性。电磁力与输入电流呈正比关系,电磁力约为输入电流的21.5倍。(2)以流体力学和弹性力学知识为基础,分别推导CDC阀和CDC减振器内部节流口的节流特性模型,综合以上所有节流特性数学模型,推导CDC减振器的整体阻尼力模型,仿真得出不同工况下示功特性和速度特性,结果表明:当活塞杆运动速度幅值V=0.262m/s时,示功图出现了明显的拐点,当活塞杆运动速度幅值V=0.131m/s、V=0.052m/s时示功图呈现向上凸起的形状;当输入电流I=0A、I=0.4A、I=0.8A时,阻尼力变化较小,而当输入电流I=1.2A、I=1.6A、I=2A时,阻尼力变化较大。(3)课题组搭建了电液伺服式实验台架,测得不同工况下CDC减振器的示功特性和速度特性,并与仿真结果进行对比研究,结果表明:CDC减振器阻尼力实验值略大于仿真值,活塞杆运动速度幅值为0.052m/s时仿真数据与实验数据偏差最大,约为23.78%,其余工况下的仿真与实验相对误差均不超过20%。
季晨[7](2019)在《变刚度关节结构设计及控制方法研究》文中研究说明对人类运动时肌肉表现和性能的研究表明,可变的刚度是人类运动时的关键特性。因此,根据人类自身肌肉的运动特性设计的可变刚度关节VSA(Variable Stiffness Actuator)是实现拟人化运动以及接近人类运动能力的一种新型驱动方式。相比于纯刚性关节以及串联弹性作动器(Series Elastic Actuator),变刚度关节具有良好的鲁棒性和适应性,且能够实现更加自然的仿人运动和接近人类的运动性能,由此在仿人机械臂,足式机器人以及康复领域都有巨大的应用前景。为此,本课题着眼于对变刚度关节关键技术的研究,开展基于凸轮-滚子-弹簧机构的变刚度关节结构设计和建模方法;基于最优控制的变刚度关节轨迹规划方法;具有非匹配扰动的变刚度关节的抗饱和跟踪控制方法以及基于Ether CAT+RTOS+Simulink的变刚度关节系统平台的搭建等关键技术的研究,并进行相关的验证实验。开展基于凸轮-滚子-弹簧机构的变刚度关节结构设计和建模方法的研究。以可拓展性和模块化作为主要设计目标和以关节尺寸、输出功率、刚度变化范围以及传动效率作为设计指标,提出对称式压缩弹簧的凸轮-滚子-弹簧刚度调节机构原理,并提出采用组合蝶形弹簧等效指定刚度系数的压缩弹簧的设计方法,实现模块化、小尺寸大力矩的刚度调节机构。基于该机构原理,研制具有可拓展性以及大输出力矩等特点的变刚度关节SDS-VSA样机。通过分析凸轮-滚子-弹簧机构的受力情况,推导变刚度关节的输出力矩和输出刚度的数学模型,又面向控制器对模型计算效率的需要,基于最小二乘法和高次多项式,提出变刚度关节关于变形量和刚度设置角度的等效模型的拟合方法并能够得到较好的拟合结果。建立变刚度关节中刚度调节结构的ADAMS仿真模型,通过仿真结果得知所推导理论模型的正确性。开展基于最优控制的变刚度关节轨迹规划方法的研究。考虑变刚度关节具有双驱动的结构特点,提出采用最优控制方法解决缺乏任务与轨迹映射关系时变刚度关节系统中位置和刚度轨迹规划难的问题。结合变刚度关节的状态方程和状态约束条件等,构造时间-能量最优的点到点运动和负载-时间-能量最优的点到点运动两类最优控制问题。为了解决非线性约束造成的最优化求解效率低的问题,提出采用非线性约束归一化的方法,将系统中不能被违反的状态约束内嵌入系统状态方程中,以及通过罚函数法将其他约束转换成最优控制问题的目标函数。针对i LQR(Iterative Linear Quadratic Regulator)最优化求解框架存在无法对一维向量的目标函数进行函数逼近的问题,提出二分法与i LQR框架结合的最优化求解方法BS-i LQR。为了探索变刚度特性在爆发性运动所发挥的作用以及解决BS-i LQR方法求解精度差的问题,又提出采用高斯伪谱法对负载-时间-能量最优的点到点运动的轨迹规划问题求解。最后对上述轨迹规划方法进行仿真对比,验证了所提出的方法的有效性。开展具有非匹配扰动的变刚度关节抗饱和轨迹跟踪控制方法的研究。考虑变刚度关节中刚度调节动力学带来的强耦合特性以及电机输出力矩饱和现象对轨迹跟踪带来的影响,首先提出引入非匹配扰动,实现变刚度关节连杆侧动力学和刚度电机侧动力学的解耦,将对高阶的系统的控制器设计问题降阶为对各个子系统设计具有非匹配扰动的抗饱和轨迹跟踪控制器的问题。基于指令滤波反步法的设计思想,设计具有滤波误差补偿的指令滤波虚拟控制律。提出采用基于动量的干扰观测器对非匹配干扰以及可匹配干扰进行估计并反馈至控制系统中,避免由于获取加速度而引入的高阶噪声破坏估计精度。提出抗饱和补偿辅助系统,实现对电机驱动力矩饱和时跟踪误差的补偿,提高系统对指令轨迹的跟踪精度。为了验证上述复合控制器的有效性,一方面基于李雅普诺夫稳定性第二判定定理,推导证明闭环控制系统的稳定性,另一方面采用两自由度机械臂仿真平台进行仿真验证,从仿真结果可知,本文中设计轨迹跟踪控制器,可以有效的抵抗干扰以及饱和特性带来的影响,实现较高轨迹跟踪精度。开发基于Ether CAT+RTOS+SIMULINK组合技术的变刚度关节系统平台并开展对变刚度关节的功能验证的实验研究。为了解决变刚度关节系统中信号接口形式多样且互相不兼容的问题,开发基于Ether CAT现场总线技术和实时操作系统(RTOS)的硬件平台和软件平台,实现对非Ether CAT从站接口部件的兼容性,提高系统平台的通用性以及拓展性。另一方面,为了解决控制算法快速验证的问题,基于Matlab/Simulink Real-Time搭建了实现变刚度关节控制的软件架构和应用功能模块,提高变刚度关节控制算法的编程效率。在此平台的基础上,开展变刚度关节功能验证的实验研究,对变刚度关节的在固定负载下以及固定位置下的刚度调节性能以及轨迹跟踪性能进行实验研究,实验结果可以说明本文所提出的变刚度关节结构以及控制方法的有效性。
郑博杰[8](2019)在《直行程小流量电磁调节阀研究》文中认为小流量调节阀在过程自动控制系统中广泛应用。国内小流量阀门无法满足高精度控制的需求,其调节性能尚有较大提升空间。本文针对调节阀的研究现状,提出了基于电磁力驱动的小流量调节阀设计方案,加快了执行机构的运行速度;同时优化调节机构的结构,在10%~100%开度范围内实现等百分比流量调节特性。主要开展以下研究工作:(1)调节机构的结构研究。分析调节机构的结构和特点,采用单座调节阀结构设计小流量调节阀的调节机构。提出“等流量置换”和“等流量区间置换”方法,并优化设计DN10、DN5和DN1调节阀的阀芯结构。仿真和实验测试表明,在1:30的流量调节范围内,符合国标规定的等百分比流量调节特性。(2)执行机构的结构研究。分析执行机构的结构和特点,提出电磁执行机构的设计方案。并优化设计其整体结构、电磁铁结构、阀位反馈传感器。实验测试表明,电磁执行机构的驱动力可达325N,阀位测量精度可达0.2%。(3)调节阀控制单元的研究。分析调节阀控制单元的结构和工作原理,设计电磁执行器的控制电路及控制方案。实验测试表明,控制单元的调节精度可达1%。
王瑶[9](2019)在《往复压缩机流量无级调控原理与优化方法及其应用研究》文中指出往复压缩机在石油、化工、天然气运输等行业应用广泛,是企业的高能耗设备。由于其容积式压缩原理,往复压缩机存在压缩流量固定、与系统变化的气量需求不匹配等问题,造成实际大量机组依赖回流阀进行流量调节,大量气体被压缩做功后通过回流阀流回进气管道,机组做功效率低,能耗高。因此对于往复压缩机而言,需要对其排气流量进行连续调节,使压缩机设备满足不同气量工况下高效运行的要求。目前已有的国外节能型气量调节技术及相关系统存在成本高、使用模式僵化、技术成果对国内封锁等问题,使其在国内推广应用受到了限制。因此研发低成本、宽适用范围、高可靠性、高灵活性的压缩机节能流量调节技术,对实现国产压缩机组的高性能(高效率、工况自适应)运行具有极其重要的意义和价值。本文从往复压缩机进气阀回流变流量调节的机理出发,基于流体动力学对变流量调节工况下的压缩机热力学循环特性和气阀运动规律进行理论和实验研究,优化改进了往复压缩机流量无级调控方法,基于电液分体式原理设计了一套流量无级调控装置,并对调控系统关键参数进行了优化选择。相关理论研究成果经过了实验与实际应用验证,取得了良好的应用效果。首先,将进气阀延时关闭气体回流调节特性以及压缩机各级压力动态平衡引入压缩机工作循环模型,并将压缩机各进气阀作为独立启闭单元建模,建立了改进的变流量工况下往复压缩机工作循环理论计算模型。实现了变流量工况下气阀动力学和压缩腔热力学循环特性的计算分析,利用实验结果与仿真计算结果对比研究,揭示了进气阀回流节能调节的机理和特性。其次,提出了采用单周期均匀负荷回流调节、双周期差别负荷回流调节和多周期可调占空比回流优化组合的气量无级调节方法,进一步拓宽了压缩机组高效稳定运行工况范围和适用的压缩机转速范围。通过进气阀回流节能调节模型,分析了少量气阀参与回流的压缩机工作循环特征,提出了基于进气阀通流面积动态自适应调整的气量调节方法并开发了基于控制时序的非全部进气阀回流气量偏差补偿修正算法,为使用较少气阀实现气量无级连续调节、降低实际应用成本奠定了基础。构建了多级压缩机缓冲腔压力动态预测模型,可实现各级压力稳态特性与加入阶跃下的动态响应特性预测,为多级压缩机流量调控奠定了基础。针对多级多缸压缩机在变流量条件下,各级压力的变化是一个多耦合、时变、非线性强的复杂过程,研究并提出了多级压缩机系统嵌套式的多回路压力控制方法。继而,以一台DW2/12往复压缩机组为研究对象,提出了气阀液压卸荷机构与电气元件分离的往复压缩机流量无级调控系统设计方案;采用一个电气元件驱动多个液压执行机构的“一带多”架构设计设计了硬件控制系统,能够实现压缩机组全流量负荷范围的高效节能稳定调控。研制了往复压缩机流量无级调控原理样机,并搭建了相关实验测试平台,在实验平台上对调控系统性能、无级气量调节与控制方法和不同流量负荷的运行工况进行了大量的实验,实验结果验证了本文在流量调节原理与控制方法方面研究成果的正确性与可行性。然后,深入分析了卸荷器顶开力、顶开位移、顶出相位、执行机构撤回速度、气阀升程、气阀弹簧等参数对进气阀动态性能和压缩机热力循环的影响。并在功能完备保证节能效果的前提下,以低加工成本、少能量消耗、长寿命为目标对系统结构参数和运行参数进行了优化选择,提高了调控系统对机组的适用性,避免了变流量调节对机组和工艺带来的不利影响。最后,在国内多个石化企业的往复压缩机上应用了本文研究成果,取得了良好的应用效果,并进一步对本文往复压缩机气量调控研究成果进行了验证。
刘俊龙[10](2019)在《电控电动无级变速执行机构设计与控制方法研究》文中进行了进一步梳理金属带式无级变速器(Continuously Variable Transmission,CVT)的速比通过执行机构的调节可以在一定范围内连续变化,从而能够使发动机更多的工作在理想的工作区域,达到改善汽车动力性和经济性的目的。目前CVT的执行机构多为电控液压系统,由于CVT的速比控制和夹紧力控制对液压系统的流量和工作压力有较高的要求,使得液压系统要消耗较多的功率,是CVT传动效率较低的原因之一。电控电动执行机构消耗的能量相对较少,因此研究采用电控电动执行机构代替电控液压执行机构的机电控制CVT,对于提高CVT的传动效率具有重要的理论和现实意义。本文以一种双电机机电控制CVT的电控电动执行机构为研究对象,以改善CVT的工作性能为目标,开展了基于该机电控制CVT执行机构的设计方法与控制方法的研究,具体研究内容如下:(1)首先比较分析了电液控制CVT、单电机机电控制CVT和双电机机电控制CVT结构和工作原理的相同之处和不同之处,可知三种CVT都是基于金属带式无级变速装置的,但是采用了不同的执行机构。然后对金属带式无级变速装置的传动机理进行了分析,说明了CVT各组成部分之间的运动学和力学关系。最后为了说明双电机机电控制CVT在传动效率方面的优势,建立了简化的CVT传动效率计算模型,在ECE和EUDC工况下比较了三种CVT的传动效率,比较发现电控电动执行机构消耗的能量明显少于电控液压执行机构,单电机机电控制CVT由于从动带轮夹紧力不可调的原因,其传动效率并不是很理想,而双电机机电控制CVT的传动效率相对其他两种CVT的传动效率更高,因此对于双电机机电控制CVT电控电动执行机构的研究是必要的。(2)本文对机电控制CVT的电控电动执行机构进了设计和优化。首先分析了电控电动执行机构主要零部件的特性,包括直流电动机、齿轮副、丝杆螺母机构和碟形弹簧。然后在发动机和无级变速装置参数选定的前提下,以动力可靠传递和CVT的能量损失最少为目标,设计了双电机机电控制CVT执行机构的结构性能参数,并通过仿真验证了所设计参数的有效性。然而单纯根据发动机输出转矩设计的双电机机电控制CVT执行机构,在循环工况下存在从动带轮夹紧力可调范围小的问题,基于此问题对双电机机电控制CVT执行机构进行了优化设计,统计分析多种循环工况下从动带轮需求夹紧力,调整了各变形量下碟形弹簧的目标弹力,然后利用遗传算法对执行机构进行了优化设计,仿真分析发现,优化后从动带轮夹紧力可调范围明显增大,最大处增大了约83%。(3)本文分别建立了双电机机电控制CVT速比控制执行机构模型和从动带轮夹紧力控制执行机构模型,并利用MATLAB/Simulink搭建了双电机机电控制CVT的仿真模型。仿真分析了双电机机电控制CVT的速比和从动带轮夹紧力的动态响应特性:速比和从动带轮夹紧力能够很好的被控制,执行机构电动机的输入电压和输出转矩存在突变的现象,而输出转速和负载转矩变化相对平滑。对速比和从动带轮夹紧力动态响应的影响因素进行了仿真分析,发现速比响应速度与速比变化方向有关,并且随着从动带轮夹紧力的变化,速比的响应速度也随之发生变化,另外初始速比对速比响应基本没有影响,从动带轮夹紧力动态响应受到速比和初始主动带轮夹紧力的影响。(4)针对双电机机电控制CVT自身的特性和汽车对它的要求,对它的控制方法进行了研究。设计了基于PID改进算法的速比控制器,应用了微分先行和积分分离的方法;设计了基于自抗扰控制技术的从动带轮夹紧力控制器,包括过渡过程、跟踪微分器、非线性状态误差反馈控制器和扩张状态观测器;并通过仿真证明了PID改进算法和自抗扰控制技术在双电机机电控制CVT中的有效性。双电机机电控制CVT的速比控制和从动带轮夹紧力控制之间存在耦合关系,基于该耦合关系提出了一种速比控制策略,以提高机电控制CVT的速比响应速度,仿真结果表明基于耦合特性的速比控制策略在速比增大时响应速度提高了14%。机电控制CVT连续速比控制策略下,微小的节气门或车速波动,都会引起速比的波动,这对变速器和汽车都是不利的,为了解决该问题,提出了速比分级控制策略,并对机电控制CVT速比分级控制策略进行了仿真分析,结果表明速比分级控制策略能够有效的消除速比波动的问题,并且没有对整车性能产生不良的影响。(5)搭建了基于MATLAB/Simulink和DSPACE的单电机机电控制CVT试验台架,应用该试验台架,对单电机机电控制CVT的传动效率进行了实验研究,并与电液控制CVT硬件在环试验台获得的电液控制CVT的传动效率进行了比较,从侧面验证了双电机机电控制CVT在传动效率方面的优势;通过台架试验对单电机机电控制CVT的速比响应特性进行了研究,验证了文中的PID改进控制算法和自抗扰控制算法,间接说明了双电机机电控制CVT电控调动执行机构在速比控制和从动带轮夹紧力控制方面的可行性。
二、调节弹簧的优化设计(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、调节弹簧的优化设计(论文提纲范文)
(1)被动柔性变刚度执行器及其特性研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 选题背景及研究意义 |
1.2 变刚度执行器关键技术研究现状 |
1.2.1 拮抗式VSA |
1.2.2 独立式VSA |
1.3 变刚度执行器运动控制研究现状 |
1.3.1 耦合扰动抑制控制 |
1.3.2 自适应控制 |
1.4 变刚度执行器的应用研究现状 |
1.5 论文的研究内容及总体框架 |
第2章 S形弹簧变刚度理论建模与弹性偏转约束设计 |
2.1 引言 |
2.2 变刚度原理设计与建模 |
2.2.1 弯曲悬臂梁结构控制型变刚度原理 |
2.2.2 执行器刚度模型 |
2.3 变刚度原理特性分析 |
2.3.1 弹簧设计参数对刚度变化的影响 |
2.3.2 执行器全状态刚度变化特性 |
2.3.3 弹性扭矩感知特性 |
2.3.4 被动弹性能与调刚阻扭矩 |
2.4 变刚度机构最大弹性偏转量分析 |
2.4.1 弹簧自由端接触约束下的最大偏转量 |
2.4.2 屈服强度约束下的最大弹性偏转量 |
2.4.3 变刚度机构几何约束下的最大偏转量 |
2.5 最大弹性偏转量约束设计 |
2.5.1 执行器偏转量的耦合影响 |
2.5.2 S形弹簧弹性变形限位轮廓设计 |
2.6 小结 |
第3章 共轴差动传动式被动柔性变刚度执行器及调刚性能评估 |
3.1 引言 |
3.2 变刚度执行器总体设计 |
3.2.1 变刚度执行器的基本构成 |
3.2.2 变刚度执行器设计要求 |
3.2.3 变刚度执行器总体方案 |
3.3 关键元件选型与样机实现 |
3.3.1 电机及驱动选型 |
3.3.2 编码器方案对比 |
3.3.3 物理样机实现 |
3.4 刚度调节性能评估 |
3.4.1 执行器静态刚度变化特性辨识 |
3.4.2 刚度调节速度与能耗 |
3.4.3 刚度调节分辨率 |
3.5 小结 |
第4章 S~3VSA运动耦合扰动抑制控制 |
4.1 引言 |
4.2 S~3VSA动力学模型及扰动分析 |
4.3 李雅普诺夫理论基础 |
4.3.1 系统稳定性与李雅普诺夫方程 |
4.3.2 系统暂态性能估计 |
4.4 基于扰动观测的非线性控制器设计 |
4.4.1 非线性扰动观测器 |
4.4.2 非线性双环位置跟踪控制器 |
4.4.3 稳定性证明与参数整定原则 |
4.5 位置跟踪控制性能对比 |
4.5.1 实验方案设计 |
4.5.2 平滑阶跃信号响应性能 |
4.5.3 定刚度下的跟踪性能 |
4.5.4 变刚度下的跟踪性能 |
4.6 小结 |
第5章 S~3VSA在任务空间中的学习自适应控制 |
5.1 引言 |
5.2 控制问题分析 |
5.3 局部加权学习理论 |
5.3.1 局部加权线性回归模型 |
5.3.2 接受域形状与大小自适应调节 |
5.3.3 接受域数量自适应增长与偏置调节 |
5.4 基于局部加权回归的复合学习控制算法设计 |
5.4.1 执行器系统外环动力学估计 |
5.4.2 复合学习控制律 |
5.4.3 稳定性与收敛特性分析 |
5.5 实验验证 |
5.5.1 实验方案设计 |
5.5.2 实验结果与分析 |
5.6 小结 |
第6章 S~3VSA的碰撞与节能模拟应用及综合性能评估 |
6.1 引言 |
6.2 模拟碰撞后的安全应对性能 |
6.2.1 碰撞在线监测方法 |
6.2.2 基于柔性关节的事件后安全应对策略 |
6.2.3 模拟碰撞安全应对实验对比分析 |
6.3 模拟周期运动中的节能控制策略 |
6.3.1 执行器动态特性 |
6.3.2 执行器能耗仿真分析 |
6.3.3 节能特性实验对比及分析 |
6.4 执行器综合性能对比 |
6.5 小结 |
第7章 总结与展望 |
7.1 工作总结 |
7.2 研究展望 |
参考文献 |
攻读学位期间获得的学术成果及参加科研项目 |
致谢 |
学位论文评阅及答辩情况表 |
(2)往复压缩机无级气量调节系统执行机构优化设计技术研究与应用(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 课题研究背景及意义 |
1.2 往复压缩机无级气量调节方法及系统应用研究概述 |
1.3 往复压缩机无级气量调节系统执行机构研究概况 |
1.4 往复压缩机无级气量调节系统对压缩机运行影响研究概况 |
1.5 本文主要研究内容及学术思路 |
第二章 无级气量调节系统执行机构工作模型研究 |
2.1 不同工况下往复压缩机工作模型构建 |
2.1.1 正常工况下往复压缩机工作模型 |
2.1.2 气量调节工况下往复压缩机工作模型 |
2.2 执行机构工作模型构建与参数影响分析 |
2.2.1 执行机构工作模型构建 |
2.2.2 执行机构参数影响分析 |
2.3 基于CFD的气量调节工况下压缩机工作模型构建与分析 |
2.3.1 流动控制方程 |
2.3.2 边界条件与初始条件 |
2.3.3 气量调节工况下阀片动网格控制方程 |
2.3.4 气量调节工况下压缩机气缸、气阀CFD模型及模拟结果 |
2.4 本章小结 |
第三章 无级气量调节系统执行机构原理样机设计 |
3.1 执行机构总体组成及设计准则 |
3.1.1 执行机构总体组成 |
3.1.2 执行机构设计指标及准则 |
3.2 卸荷器结构设计及关键参数计算 |
3.2.1 卸荷器结构设计 |
3.2.2 卸荷器关键参数计算 |
3.3 液压油缸结构设计及关键计算 |
3.3.1 液压油缸结构设计 |
3.3.2 液压油缸关键参数计算 |
3.4 液压系统设计及关键参数计算 |
3.4.1 液压油站技术要求及原理 |
3.4.2 液压油站技术参数计算及选型 |
3.5 本章小结 |
第四章 无级气量调节系统执行机构多目标优化研究 |
4.1 执行机构多参数影响与优化设计流程 |
4.1.1 执行机构工作过程多参数影响分析 |
4.1.2 执行机构多目标优化设计流程 |
4.2 执行机构多目标优化模型构建 |
4.3 基于NSGA-Ⅱ的多目标优化方法研究 |
4.3.1 NSGA-Ⅱ算法流程 |
4.3.2 NSGA-Ⅱ计算结果 |
4.4 本章小结 |
第五章 无级气量调节系统执行机构性能及可靠性实验 |
5.1 往复压缩机无级气量调节系统实验台 |
5.2 执行机构性能实验 |
5.2.1 卸荷器动作性能实验 |
5.2.2 液压油缸动作性能实验 |
5.2.3 液压油缸气液密封性能实验 |
5.2.4 液压油站工作性能实验 |
5.2.5 执行机构关键参数优化设计实验验证 |
5.3 无级气量调节调控效果实验验证 |
5.4 执行机构可靠性实验 |
5.5 本章小结 |
第六章 往复压缩机无级气量调节系统工程应用研究 |
6.1 往复压缩机无级气量系统应用对象 |
6.2 4M16型空气压缩机执行机构设计及参数计算 |
6.3 系统安装应用与工作效果分析 |
6.4 无级气量调节系统实际应用问题分析 |
6.5 本章小结 |
第七章 无级气量调节系统故障自愈调控方法研究 |
7.1 无级气量调节系统自愈问题及流程 |
7.2 无级气量调节系统执行机构失稳故障的自愈调控方法研究 |
7.3 自愈调控效果实验验证 |
7.4 本章小结 |
第八章 总结与展望 |
8.1 论文主要研究成果 |
8.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
研究成果及发表的学术论文 |
作者和导师简介 |
答辩委员会决议书 |
(3)基于并联机构车辆座椅隔振技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 研究的背景与意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 主、被动汽车座椅悬架 |
1.2.2 并联机构悬架隔振器 |
1.3 本文的主要研究内容 |
第2章 并联机构座椅悬架建模及静力学分析 |
2.1 并联机构座椅设计 |
2.2 负刚度调节机构建模 |
2.3 并联机构建模及静力学分析 |
2.3.1 各参数对回复力影响 |
2.3.2 可变参数对刚度影响 |
2.4 准零刚度约束条件分析 |
2.5 本章小结 |
第3章 并联机构座椅悬架参数优化 |
3.1 优化算法选定 |
3.2 基于加速粒子群算法座椅悬架参数优化 |
3.2.1 粒子群算法简介 |
3.2.2 优化目标函数 |
3.2.3 加速粒子群算法参数设定 |
3.3 优化结果分析 |
3.4 优化结果近似化处理 |
3.5 本章小结 |
第4章 并联机构座椅悬架动力学分析 |
4.1 谐波平衡法 |
4.2 并联机构悬架非线性隔振系统动态特性分析 |
4.2.1 动力学建模与求解 |
4.2.2 基于四阶龙格库塔法动力学求解与对比分析 |
4.2.3 稳定性分析 |
4.3 动态特性分析 |
4.3.1 响应峰值计算 |
4.3.2 稳定性边界条件 |
4.3.3 动态特性分析 |
4.3.4 并联机构低刚度范围对阻尼比的需求分析 |
4.4 隔振系统传递率分析 |
4.5 抑制跳跃条件 |
4.6 有效隔振频率分析 |
4.7 本章小结 |
第5章 仿真分析 |
5.1 坐姿人体模型建立 |
5.2 “人-椅-车”七自由度模型建立 |
5.3 “人-椅-车”七自由度模型参数选定 |
5.4 振动舒适性评价指标 |
5.5 脉冲载荷激励仿真 |
5.5.1 脉冲载荷激励建模 |
5.5.2 脉冲载荷激励隔振性能分析 |
5.6 简谐载荷激励仿真 |
5.6.1 简谐激励建模 |
5.6.2 简谐激励仿真分析 |
5.7 多频率组合激励仿真 |
5.7.1 多频率组合激励建模 |
5.7.2 多频率组合激励仿真分析 |
5.8 随机激励仿真 |
5.8.1 随机激励建模 |
5.8.2 随机激励仿真分析 |
5.9 本章小结 |
第6章 并联机构座椅悬架创新设计与实验 |
6.1 并联机构非线性座椅悬架创新设计与加工 |
6.1.1 并联机构非线性座椅悬架选材 |
6.1.2 物理样机加工 |
6.2 座椅振动试验 |
6.2.1 振动试验台搭建 |
6.2.2 实验步骤与参数设定 |
6.3 实验结果处理与分析 |
6.4 本章小结 |
第7章 总结与展望 |
7.1 全文总结 |
7.2 后期工作与展望 |
参考文献 |
攻读学位期间发表的学术论文 |
致谢 |
(4)货车用高效定力矩螺栓套筒的优化设计(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 论文研究的目的 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 国内研究现状 |
1.2.2 国外研究现状 |
1.3 论文研究的意义 |
1.4 研究特色及创新点 |
1.5 论文研究的主要内容 |
本章小结 |
第二章 有限元分析理论 |
2.1 静力学理论 |
2.2 显式动力学理论 |
本章小结 |
第三章 定力矩螺栓套筒的结构设计 |
3.1 方案的确定 |
3.1.1 方案一 |
3.1.2 方案二 |
3.1.3 方案对比 |
3.2 结构尺寸优化设计 |
3.2.1 NGW型方案优化模型 |
3.2.2 NW型方案优化模型 |
3.2.3 方案对比 |
3.2.4 结构尺寸的二次优化 |
3.2.5 拓扑优化结果比对 |
本章小结 |
第四章 定力矩螺栓套筒的静力学分析 |
4.1 有限元模型 |
4.1.1 三维几何模型 |
4.1.2 前处理 |
4.2 有限元分析结果 |
4.2.1 行星轮架 |
4.2.2 行星轮 |
4.2.3 太阳轮 |
4.2.4 内齿轮圈 |
4.2.5 隔板 |
4.2.6 定力矩螺栓套筒 |
本章小结 |
第五章 定力矩螺栓套筒的动力学分析 |
5.1 卸载过程 |
5.1.1 有限元模型 |
5.1.2 有限元分析结果 |
5.2 空转过程 |
5.2.1 有限元模型 |
5.2.2 有限元分析结果 |
本章小结 |
结论与展望 |
结论 |
展望 |
参考文献 |
附录A NGW型方案MATLAB程序 |
附录B NW型方案MATLAB程序 |
攻读硕士学位期间发表的研究成果 |
致谢 |
(5)中压真空断路器分合闸理论分析与优化设计(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 研究现状 |
1.3 课题来源 |
1.4 课题主要工作 |
1.5 本章小结 |
第二章 中压真空断路器弹簧操动机构工作原理分析 |
2.1 弹簧操动机构概述 |
2.2 弹簧操动机构的组成 |
2.3 弹簧操动机构的工作原理 |
2.3.1 储能工作原理 |
2.3.2 合闸工作原理 |
2.3.3 分闸工作原理 |
2.4 弹簧操动机构动作要求 |
2.4.1 动触头行程 |
2.4.2 合闸速度 |
2.4.3 触头压力 |
2.4.4 合闸弹跳时间 |
2.5 本章小结 |
第三章 弹簧操动机构合闸过程理论分析 |
3.0 动触头合闸过程受力曲线分析 |
3.1 建立弹簧操动机构模型 |
3.2 弹簧操动机构理论分析 |
3.2.1 储能弹簧机构位置与作用力矩分析 |
3.2.2 储能弹簧与主轴传动的四杆机构位置与作用力矩分析 |
3.2.3 分闸弹簧机构位置与作用力矩分析 |
3.2.4 主轴与绝缘拉杆传动的四杆机构位置与作用力矩分析 |
3.2.5 绝缘拉杆与触头位置及作用力分析 |
3.3 基于MATLAB的弹簧操动机构合闸过程能量分析 |
3.3.1 编程设计目标 |
3.3.2 基于MATLAB的调用程序设计 |
3.3.3 基于fsolve语句的求解程序设计 |
3.4 弹簧操动机构合闸过程能量分析 |
3.5 本章小结 |
第四章 弹簧操动机构建模与仿真分析 |
4.1 基于Adams建立弹簧操动机构虚拟样机 |
4.2 Adams仿真结果分析 |
4.3 机构参数优化分析 |
4.3.1 储能弹簧优化仿真分析 |
4.3.2 分闸弹簧优化仿真分析 |
4.3.3 超程弹簧优化仿真分析 |
4.3.4 优化仿真结果分析 |
4.4 构件间摩擦力对合闸能量的影响 |
4.5 本章小结 |
第五章 中压真空断路器现场试验分析 |
5.1 现场试验设备简介 |
5.2 样机试验结果分析 |
5.3 试验样机优化 |
5.3.1 分闸弹簧机构优化设计 |
5.3.2 超程距离优化设计 |
5.4 本章小结 |
总结与展望 |
6.1 总结 |
6.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
在学期间主要研究成果 |
(6)CDC减振器阻尼特性研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
变量注释表 |
第一章 绪论 |
1.1 选题背景及研究意义 |
1.2 可调阻尼减振器概述 |
1.2.1 被动可调式减振器 |
1.2.2 全主动可调式减振器 |
1.2.3 半主动可调式减振器 |
1.3 国内外研究现状与分析 |
1.3.1 有级阀控式减振器的研究现状 |
1.3.2 无级阀控式减振器的研究现状 |
1.3.3 存在的问题 |
1.4 主要研究内容 |
1.5 本章小结 |
第二章 CDC减振器结构与工作原理 |
2.1 CDC减振器结构组成和工作原理 |
2.1.1 CDC减振器结构组成 |
2.1.2 CDC减振器工作原理 |
2.2 CDC阀结构组成和原理 |
2.2.1 CDC阀结构组成 |
2.2.2 CDC阀工作原理 |
2.3 本章小结 |
第三章 先导阀参数协同优化设计 |
3.1 先导阀电磁场与电磁力建模 |
3.1.1 先导阀电磁场数学模型 |
3.1.2 先导阀电磁力数学模型 |
3.2 先导阀电磁场仿真分析 |
3.2.1 先导阀材料的选用与分析 |
3.2.2 仿真的具体步骤 |
3.2.3 仿真结果分析 |
3.3 电磁力影响因素分析 |
3.3.1 隔磁环长度的影响 |
3.3.2 径向间隙的影响 |
3.3.3 极靴底座槽高的影响 |
3.3.4 极靴底座内径的影响 |
3.3.5 限位片外径的影响 |
3.4 先导阀关键参数协同优化 |
3.4.1 设计正交试验表 |
3.4.2 确定优化参数方案 |
3.5 电磁力与输入电流的关系 |
3.6 本章小结 |
第四章 CDC减振器阻尼特性仿真分析 |
4.1 数学模型假设条件 |
4.2 CDC阀节流特性模型 |
4.2.1 先导阀节流特性模型 |
4.2.2 溢流阀节流特性模型 |
4.2.3 叠片阀节流特性模型 |
4.3 CDC减振器阻尼特性模型 |
4.3.1 复原行程模型 |
4.3.2 压缩行程模型 |
4.4 仿真分析 |
4.4.1 仿真模型搭建 |
4.4.2 参数设定 |
4.4.3 示功特性仿真 |
4.4.4 速度特性仿真 |
4.5 本章小结 |
第五章 CDC减振器阻尼特性实验研究 |
5.1 实验台架设计 |
5.2 实验台系统 |
5.2.1 液压动力源 |
5.2.2 实验台主体部分 |
5.2.3 数据采集驱动模块 |
5.2.4 元件选型 |
5.3 CDC减振器阻尼特性实验 |
5.3.1 实验目的与步骤 |
5.3.2 示功特性实验 |
5.3.3 速度特性实验 |
5.4 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 总结 |
6.2 展望 |
参考文献 |
附录 |
致谢 |
在校期间发表的学术论文 |
在校期间申请的发明专利 |
在校期间获奖情况 |
(7)变刚度关节结构设计及控制方法研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
1.2 变刚度关节结构设计综述 |
1.2.1 变刚度关节简介 |
1.2.2 基于改变弹簧的预紧力的刚度调节方式 |
1.2.3 基于改变输出传动比的刚度调节方式 |
1.2.4 基于改变柔性元件本身的物理特性的刚度调节方式 |
1.3 变刚度关节控制方法综述 |
1.3.1 轨迹跟踪控制方法 |
1.3.2 基于最优控制的轨迹规划方法 |
1.4 本课题主要的研究内容 |
第2章 基于对称式压缩弹簧的变刚度关节结构设计 |
2.1 引言 |
2.2 变刚度关节设计原理 |
2.2.1 电机配置方式 |
2.2.2 变刚度关节设计指标 |
2.3 基于凸轮-滚子-弹簧的刚度调节机构原理 |
2.3.1 对称式压缩弹簧的刚度调节机构 |
2.3.2 刚度调节机构的输出特性分析 |
2.3.3 凸轮曲面设计和优化方法 |
2.3.4 面向控制器设计的等效模型 |
2.4 SDS-VSA变刚度关节结构设计 |
2.4.1 整体传动结构 |
2.4.2 对称式压缩弹簧刚度调节机构实现 |
2.4.3 SDS-VSA变刚度关节样机 |
2.5 SDS-VSA变刚度关节输出特性仿真 |
2.6 本章小结 |
第3章 基于最优控制的变刚度关节轨迹规划 |
3.1 引言 |
3.2 变刚度关节驱动的系统的建模 |
3.2.1 简化的动力学模型 |
3.2.2 电机侧的闭环动力学模型 |
3.3 时间-能量最优点到点运动规划方法 |
3.3.1 时间-能量最优的目标函数 |
3.3.2 系统状态方程 |
3.3.3 运动学约束 |
3.3.4 BS-i LQR最优控制问题求解方法 |
3.4 负载-时间-能量最优的举重运动规划方法 |
3.4.1 负载-时间-能量最优的目标函数 |
3.4.2 基于高斯伪谱法的最优控制问题求解方法 |
3.5 仿真验证和结果分析 |
3.5.1 两自由度变刚度机械臂仿真实例 |
3.5.2 时间-能量最优的点到点运动规划结果 |
3.5.3 负载-时间-能量最优的举重运动规划结果 |
3.6 本章小结 |
第4章 变刚度关节抗扰动和抗饱和的轨迹跟踪控制 |
4.1 引言 |
4.2 变刚度关节轨迹跟踪问题描述 |
4.2.1 变刚度关节驱动的系统模型 |
4.2.2 输入饱和特性 |
4.3 轨迹跟踪控制器设计 |
4.3.1 基于动量的扰动观测器 |
4.3.2 连杆位置子系统的抗饱和控制 |
4.3.3 刚度电机位置子系统的抗饱和控制 |
4.4 控制器稳定性分析 |
4.5 仿真验证和结果分析 |
4.5.1 仿真实例 |
4.5.2 仿真结果 |
4.6 本章小结 |
第5章 变刚度关节系统实验平台的搭建和实验研究 |
5.1 引言 |
5.2 变刚度关节系统实验平台的搭建 |
5.2.1 硬件系统平台 |
5.2.2 基于Ether CAT+RTOS+SIMULINK的系统软件平台 |
5.3 变刚度关节实验验证 |
5.3.1 刚度调节实验 |
5.3.2 轨迹跟踪实验 |
5.4 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
附录 AiLQR算法 |
攻读博士学位期间发表的论文及其他成果 |
致谢 |
个人简历 |
(8)直行程小流量电磁调节阀研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 调节阀的结构和特点 |
1.3 小流量调节阀国内外发展现状 |
1.3.1 电磁调节阀国内外研究现状 |
1.3.2 调节机构国内外研究现状 |
1.3.3 执行机构国内外研究现状 |
1.3.4 控制模块国内外研究现状 |
1.4 本文内容与章节安排 |
1.4.1 本文研究内容与创新点 |
1.4.2 本文章节安排 |
第2章 小流量调节机构优化设计 |
2.1 调节机构优化方法 |
2.1.1 理论计算方法 |
2.1.2 等流量置换阀芯型面曲线优化方法 |
2.1.3 等流量区间置换阀芯型面曲线优化方法 |
2.2 调节机构结构优化 |
2.2.1 CFD仿真方法 |
2.2.2 DN10 调节机构优化 |
2.2.3 DN5 调节机构优化 |
2.2.4 DN1 调节机构优化 |
2.3 调节机构测试 |
2.3.1 实验装置 |
2.3.2 DN10 调节机构测试 |
2.3.3 DN5 调节机构测试 |
2.4 本章小结 |
第3章 电磁执行机构结构设计 |
3.1 电磁执行机构整体结构设计 |
3.1.1 电磁执行机构说明 |
3.1.2 电磁执行机构的结构设计 |
3.1.3 弹簧计算 |
3.2 电磁铁结构优化 |
3.2.1 电磁铁结构及工作原理 |
3.2.2 仿真模型建立及仿真分析 |
3.2.3 模型验证 |
3.3 阀位反馈传感器设计 |
3.3.1 阀位反馈传感器原理 |
3.3.2 阀位反馈传感器设计 |
3.4 执行机构测试 |
3.4.1 电磁铁测试 |
3.4.2 阀位反馈传感器测试 |
3.5 本章小结 |
第4章 电磁调节阀控制单元设计 |
4.1 控制电路设计 |
4.1.1 控制电路整体结构 |
4.1.2 基础电路 |
4.1.3 扩展电路 |
4.2 控制软件设计 |
4.2.1 控制软件流程 |
4.2.2 PWM调节 |
4.2.3 A/D转换 |
4.2.4 PWM输出 |
4.3 控制单元测试 |
4.4 本章小结 |
第5章 总结与展望 |
5.1 总结 |
5.2 展望 |
参考文献 |
发表论文和参加科研情况说明 |
公开专利 |
参与科研项目 |
致谢 |
(9)往复压缩机流量无级调控原理与优化方法及其应用研究(论文提纲范文)
学位论文数据集 |
摘要 |
ABSTRACT |
符号说明 |
第一章 绪论 |
1.1 课题研究背景及意义 |
1.2 往复压缩机气量节能调控技术研究现状 |
1.2.1 变流量工况下气阀动力学和压缩腔热力学循环特性的研究进展 |
1.2.2 往复压缩机气量调节方法及其研究进展 |
1.2.3 往复压缩机流量无级调控系统设计和关键参数优化匹配研究进展 |
1.3 问题的提出 |
1.3.1 适合于中高转速往复压缩机的流量无级调控方法 |
1.3.2 变流量复杂工况下的压缩机热力循环特性研究 |
1.3.3 往复压缩机流量无级调控系统设计 |
1.4 本文主要学术思路和研究内容 |
第二章 变流量工况下压缩机热力循环特性研究 |
2.1 部分压缩行程回流气量节能调节原理 |
2.2 部分压缩行程回流压缩机热力循环模型 |
2.2.1 气缸容积与活塞位移关系式 |
2.2.2 部分压缩行程回流压缩机热力循环模型的建立 |
2.3 部分压缩行程回流进排气阀动力学模型 |
2.3.1 部分压缩行程回流工况气阀运动微分方程 |
2.3.2 气阀有效通流面积 |
2.4 部分压缩行程回流变流量调节的压缩腔热力循环特性分析 |
2.4.1 部分压缩行程回流工况各阶段微分方程 |
2.4.2 各阶段微分方程求解流程 |
2.4.3 模拟结果分析与验证 |
2.4.4 变流量调节的压缩腔热力循环特性分析 |
2.5 变负荷工况下多级压缩机缓冲腔充放气模型 |
2.5.1 中间级缓冲腔内气体状态方程 |
2.5.2 末级缓冲腔内气体状态方程 |
2.5.3 多级往复式压缩机的压力动态特性 |
2.6 本章小结 |
第三章 往复压缩机无级气量调节与控制方法研究 |
3.1 基于多周期回流过程优化组合的气量无级调节方法 |
3.1.1 单周期均匀负荷回流调节方法 |
3.1.2 双周期差别负荷回流调节方法 |
3.1.3 多周期可调占空比回流调节方法 |
3.1.4 多列往复压缩机各活塞外止点相位计算 |
3.2 基于进气阀通流面积动态自适应调整的气量调节方法 |
3.3 全周期恒定力值加载调节方法 |
3.4 多级压缩机压力系统的模型预测控制方案 |
3.5 本章小结 |
第四章 往复压缩机流量无级调控系统样机设计 |
4.1 往复压缩机流量无级调控系统样机总体设计 |
4.1.1.系统样机的组成 |
4.1.2.执行机构与电液驱动元件分离式构型设计 |
4.2 往复压缩机流量无级调控执行机构结构设计 |
4.2.1.执行油缸标准化结构设计 |
4.2.2.执行油缸与进气阀卸荷器压叉的安装 |
4.3 往复压缩机流量无级调控液压单元组成 |
4.3.1 流量无级调控液压单元设计原理和技术指标 |
4.3.2 流量无级调控系统液压单元参数计算 |
4.3.3 流量无级调控液压单元结构组成 |
4.4 往复压缩机流量无级调控系统样机控制元件设计 |
4.4.1 往复压缩机流量无级调控系统控制硬件架构设计 |
4.4.2 往复压缩机流量无级调控控制系统软件设计 |
4.5 本章小结 |
第五章 往复压缩机流量无级调控原理样机实验研究与验证 |
5.1 往复压缩机流量无级调控系统原理样机试制 |
5.2 往复压缩机流量无级调控实验测试平台 |
5.3 单周期均匀负荷回流调节实验 |
5.4 非全部进气阀回流调节气量实验分析 |
5.5 压缩机各级压力自动调节实验 |
5.6 本章小结 |
第六章 压缩机流量无级调控系统关键参数优化设计研究 |
6.1 流量无级调控系统性能要求及关键参数 |
6.2 执行机构关键参数对调控精度和气阀性能的影响分析和优化 |
6.2.1 执行机构顶出力的影响分析 |
6.2.2 执行机构顶出位移的影响分析 |
6.2.3 执行机构顶出相位优化选择 |
6.2.4 执行机构撤回速度优化设计 |
6.2.5 执行机构装配误差的影响分析 |
6.3 流量调节进气阀优化设计 |
6.3.1 进气阀卸荷压叉复位弹簧优化设计 |
6.3.2 进气阀最大升程的优化设计 |
6.3.3 进气阀弹簧的优化设计 |
6.4 本章小结 |
第七章 往复压缩机流量无级调控技术应用研究 |
7.1 工业应用实例一: 某石化空分车间2D型氮压机 |
7.1.1 机组结构及工艺条件 |
7.1.2 针对2DW型氮压机的变流量无级调控方案 |
7.1.3 流量无级调控效果讨论 |
7.2 工业应用实例二: 某化肥公司4M压缩机 |
7.2.1 机组结构及工艺条件 |
7.2.2 针对4M16型压缩机的进气阀通流面积动态自适应调整流量无级调控方案 |
7.2.3 流量无级调控效果讨论 |
7.3 本章小结 |
第八章 总结与展望 |
8.1 论文主要研究成果 |
8.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
研究成果及发表的学术论文 |
作者和导师简介 |
附录 |
附件 |
(10)电控电动无级变速执行机构设计与控制方法研究(论文提纲范文)
中文摘要 |
英文摘要 |
1 绪论 |
1.1 论文的研究背景和意义 |
1.2 机电控制CVT的国内外研究现状 |
1.2.1 机电控制CVT结构现状 |
1.2.2 机电控制CVT传动特性研究现状 |
1.2.3 机电控制CVT控制研究现状 |
1.3 本文主要研究内容 |
2 机电控制CVT传动机理研究 |
2.1 前言 |
2.2 三种CVT结构特性分析 |
2.3 金属带式CVT传动机理 |
2.3.1 运动学分析 |
2.3.2 力学分析 |
2.4 三种CVT传动效率特性对比分析 |
2.4.1 CVT传动效率模型 |
2.4.2 三种CVT传动效率特性仿真分析 |
2.5 本章小结 |
3 电控电动执行机构设计方法研究 |
3.1 前言 |
3.2 电控电动执行机构主要组成部件特性 |
3.3 带轮夹紧力的确定 |
3.4 电控电动执行机构碟形弹簧设计 |
3.5 速比变化率的确定 |
3.6 电动机械传动系统设计 |
3.7 仿真分析 |
3.8 电控电动执行机构参数优化 |
3.8.1 问题的提出 |
3.8.2 双电机机电控制CVT执行机构结构参数优化 |
3.8.3 优化结果仿真分析 |
3.9 本章小结 |
4 电控电动执行机构动态响应特性分析 |
4.1 前言 |
4.2 电控电动执行机构动力学模型 |
4.2.1 速比控制执行机构动力学建模 |
4.2.2 夹紧力控制执行机构动力学建模 |
4.3 电控电动执行机构响应特性仿真分析 |
4.3.1 仿真工况设定 |
4.3.2 从动带轮夹紧力响应特性分析 |
4.3.3 速比响应特性分析 |
4.4 电控电动执行机构动态特性影响因素分析 |
4.4.1 速比动态响应影响因素 |
4.4.2 从动带轮夹紧力动态响应影响因素 |
4.5 本章小结 |
5 机电控制CVT控制方法研究 |
5.1 前言 |
5.2 机电控制CVT的控制目标 |
5.3 机电控制CVT速比控制研究 |
5.3.1 机电控制CVT速比控制系统模型 |
5.3.2 机电控制CVT速比控制器设计 |
5.3.3 速比控制仿真分析 |
5.4 机电控制CVT从动带轮夹紧力控制研究 |
5.4.1 从动带轮夹紧力控制系统模型 |
5.4.2 从动带轮夹紧力控制器设计 |
5.4.3 从动带轮夹紧力控制仿真分析 |
5.5 速比和从动带轮夹紧力综合控制研究 |
5.5.1 速比和从动夹紧力的耦合特性分析 |
5.5.2 基于耦合特性的综合控制算法 |
5.5.3 综合控制仿真分析 |
5.6 机电控制CVT速比分级控制 |
5.6.1 问题的提出 |
5.6.2 机电控制CVT速比离散化 |
5.6.3 速比分级控制仿真分析 |
5.7 本章小结 |
6 试验研究 |
6.1 前言 |
6.2 试验台设计 |
6.2.1 电液控制CVT硬件在环试验台 |
6.2.2 机电控制CVT试验台 |
6.3 机电控制CVT试验与分析 |
6.3.1 传动效率试验 |
6.3.2 速比响应试验 |
6.4 本章小结 |
7 全文总结 |
7.1 论文主要研究工作与结论 |
7.2 论文创新点与继续研究方向 |
7.2.1 论文创新点 |
7.2.2 继续研究方向 |
参考文献 |
附录 |
A作者在攻读博士学位期间发表的论文 |
B作者在攻读博士学位期间发表的专利 |
C作者在攻读博士学位期间参加的科研项目 |
D学位论文数据集 |
致谢 |
四、调节弹簧的优化设计(论文参考文献)
- [1]被动柔性变刚度执行器及其特性研究[D]. 许亚鹏. 山东大学, 2021(11)
- [2]往复压缩机无级气量调节系统执行机构优化设计技术研究与应用[D]. 周超. 北京化工大学, 2020
- [3]基于并联机构车辆座椅隔振技术研究[D]. 李云龙. 安徽工程大学, 2020(04)
- [4]货车用高效定力矩螺栓套筒的优化设计[D]. 林楠. 大连交通大学, 2020(06)
- [5]中压真空断路器分合闸理论分析与优化设计[D]. 孙利杰. 厦门理工学院, 2020(01)
- [6]CDC减振器阻尼特性研究[D]. 万快弟. 江苏大学, 2020(02)
- [7]变刚度关节结构设计及控制方法研究[D]. 季晨. 哈尔滨工业大学, 2019(01)
- [8]直行程小流量电磁调节阀研究[D]. 郑博杰. 天津大学, 2019(01)
- [9]往复压缩机流量无级调控原理与优化方法及其应用研究[D]. 王瑶. 北京化工大学, 2019(06)
- [10]电控电动无级变速执行机构设计与控制方法研究[D]. 刘俊龙. 重庆大学, 2019(01)