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关键词： 永磁同步电机(PMSM)   电流环   动态特性   内模控制   鲁棒性  

摘要： 目前工业上在对永磁同步电机(permanent magnetic synchronous motor,PMSM)进行控制时,常认为电流环的调节过程远快于转速环的调节过程,进而忽略电流环中反电动势扰动项的变化。但对于采用PI控制且机械时间常数与电磁时间常数相差不大或更小的电机而言,若直接对电流环中的反电动势扰动项进行忽略,将会导致电机的动态响应性能恶化。为解决上述问题,本文首先建立了永磁同步电机调速系统的数学模型,并根据此数学模型推导了PI控制条件下电机动态性能变差的原因,以及反电动势扰动项能否进行忽略的条件,针对无法忽略的情况本文在传统内模控制的基础之上设计了一种二自由度内模控制器,该控制器具有2个可独立调节的参数,可分别调节电流环的跟踪特性与鲁棒特性和抗干扰特性。最后,利用Matlab/Simulink对所设计的二自由度内模控制器与传统的PI控制器进行对比仿真实验。结果表明,相比于PI控制器,所设计的二自由度内模控制器使电流环具有更好的跟踪性和鲁棒性,解决了特殊情况下电机动态响应性能变差的问题。

关键词： 六自由度并联平台   动力学模型   SimMechanics  

摘要： 通过Newton-Euler法和Lagrange法得到整个六自由度并联平台的完整动力学模型,利用Matlab/Simulink搭建动力学仿真模型。针对六自由度并联平台的精确控制,提出一种基于指数与等速趋近律结合的滑模控制算法,将并联平台的三维模型导入Matlab中的SimMechanics,让Simulink仿真平台与SimMechanics建立的物理模型进行联合仿真。仿真结果表明,基于指数趋近律的滑模控制算法可以有效地增加系统响应速度,大大降低了跟踪误差,可以实现对输入信号的准确跟踪。

关键词： 圆柱齿轮   双自由度啮合   滚棱加工   刀具设计  

摘要： 齿轮倒棱是一种采用特殊刀具对齿轮棱边进行切削或挤压成形的加工方法，能够减少齿轮棱边毛刺脱落和应力集中损伤齿面等问题，目前已成为新能源汽车高性能齿轮加工中必不可少的工艺。基于产形线与平面齿廓双自由度啮合滚棱加工原理，提出了一种圆柱齿轮端面齿廓滚棱刀具设计方法。通过建立刀刃曲线与端面齿形的双自由度滚切啮合几何学模型，阐述以齿廓倒棱平面为基准的滚棱刀具刃形计算方法；通过建立滚棱刀具刃扫面与被加工齿面展成运动关系，分析滚棱刀具参数与安装参数对倒棱结果的影响规律，并提出滚棱刀具侧后螺旋面不产生切削干涉的数值分析方法；通过建立滚棱刀具重磨误差分析模型，讨论滚棱刀具的重磨厚度变化对倒棱一致性的影响；最后，仿真加工与滚棱切削试验验证了所述滚棱加工方法的可行性。研究结果为圆柱齿轮滚棱工艺优化与刀具设计提供了理论依据。

关键词： 昂贵约束   多目标优化   代理辅助进化算法   分类器与回归器协同  

摘要： 现有基于代理模型的昂贵约束多目标优化算法存在两个问题，即使用回归模型拟合约束时带来的误差影响算法的搜索方向，以及目标函数存在不可拟合的情况时，回归模型拟合效果差。为解决这两个问题，提出一种分类模型与回归模型协同的昂贵约束多目标进化优化算法。该方法使用分类模型对搜索空间进行粗略划分，指导算法快速进入可行区域，减弱约束拟合误差的影响。使用回归模型在可行区域内优化目标函数。两种模型协同工作，分类模型提供概括的搜索方向，回归模型进行精细建模。这种模型的融合，既考虑了约束误差对算法的影响，也综合了目标函数的可拟合性问题，能更全面准确地描绘复杂问题的特征，从而提高算法的求解效率和效果，为进一步提升基于代理模型的昂贵约束多目标优化提供了一种协同建模的有效途径。

关键词： 定向抛投   多自由度   机械结构设计   有限元分析  

摘要： 在传统抛投机构基础上,结合机械臂的工作方式,设计伸缩导向槽,对竖直导向筒的翻转平移灵活补偿;设计自动抓钩,准确实现水平输送带与竖直导向筒的连接。实现抛投料筒在多个自由度上运动,在保证抛投机构灵活性、准确性的同时,也保证物料运输抛投的连贯性。

关键词： 大量程液位计   现场校准   激光测距仪   多自由度   集成可调装置  

摘要： 基于测距仪激光轴竖直向上和向下两个方向的定位装夹及多自由度调节需要,设计了模块化的集成可调装置:(1)零点定位装夹模块,方便测距仪的快速固定和装配;(2)摇臂式角度调节模块,在调节过程中,确保测距仪测量基准面不变;(3)落地式和吊顶式二维移动及调平模块,适应不同工作现场的检定需要;在此基础上完成实物样机的制造装配和测试,结果表明,该装置各模块组装便捷、调节精度高,结构设计独特紧凑、重心低稳定性好,可以较好地满足大量程液位计现场校准的快速定位和多自由度调节。

关键词： 永磁同步电机   超调   二自由度控制   负载转矩观测器   抗负载扰动  

摘要： 针对永磁同步电机控制系统,为减小速度环采用传统PI控制时速度的超调量和提高系统的抗负载扰动性能,提出对速度环控制器采用二自由度控制的方法。为进一步提高系统的抗负载扰动性能,设计了降阶负载转矩观测器,并将估测出的转矩值转化为补偿电流引入到二自由度控制的输出端,从而补偿负载转矩变化等扰动因素的影响。仿真结果表明,对速度环采用二自由度控制方法可以有效减小速度的超调和提高系统的抗负载扰动性能,利用文中观测器可以准确地估算出负载转矩变化并实现对参考电流的有效补偿,系统的抗负载扰动性能得到了进一步增强。

关键词： 游戏化学习   自我决定论   心理学   爱上学习   学习的动力   玩家   设计理念   自由度  

摘要： 【设计理念】枯燥的学习让我昏昏欲睡,有趣的游戏让我精神百倍。仔细分析学习与游戏的关系,会发现两者间有着很多的共同点,如都具有竞技元素、任务系统、自由度等,不过游戏的设计中充分利用了心理学中自我决定论的观点,关注玩家在游戏过程中自主需求、能力需求、归属需求的满足,如果能将游戏中这些设计融入学习,或许能够激发孩子们学习的动力,改善原本枯燥的学习。

关键词： 虚拟元方法   二阶抛物问题   误差分析   自由度  

摘要： 应用虚拟元方法研究了求解二阶抛物问题.首先,将连续问题转化为相应的变分形式,并构造虚拟元空间;其次,通过引入投影算子,将空间变量从虚拟元空间投影到多项式空间,得到半离散问题;第三步,再对时间变量进行离散得到全离散问题,借助自由度得到问题的近似解;最后,对所得的离散格式进行误差分析.通过数值算例验证了该理论分析的正确性和有效性.

关键词： 等效惯量   惯量响应   系统动力学模型   装机容量预测   时空演变趋势  

摘要： 随着风电、光伏等新能源发电渗透率的不断提高,电力系统等效惯量水平不断下降且空间分布不均的特性日益凸显。而电力系统维持频率稳定的能力与系统等效惯量水平息息相关,因此明确电力系统等效惯量时空演变趋势具有重要意义。基于系统动力学模型,对电力系统等效惯量的时空演变趋势进行了分析。首先,明确新能源电力系统等效惯量概念及有效惯量组成,并分析惯量响应过程;其次,基于系统动力学模型,在考虑地域、技术进步率、综合成本等多因素影响下,对中国各地区光伏、风电、火电、水电、核电2025—2060年间的装机容量进行预测;最后,基于预测数据,对电力系统等效惯量时空演变趋势进行分析。所预测装机容量结果符合长期发展目标,计算所得电力系统等效惯量水平直观体现了在考虑虚拟惯量与否的情景下中国整体与各区域的变化趋势,可为规划各区域新能源发展,确定低惯量区域惯量补偿措施,保障频率安全等方面提供参考。