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水下电动静液作动器的接触力控制
1
作者 刘佳佳 杨朝坤 +3 位作者 吕立彤 聂勇 陈正 梅德庆 《液压与气动》 北大核心 2025年第2期1-7,共7页
水下作业时,电动静液作动器的接触力传感器难以安装,直接力反馈控制器难以设计。因此,基于力估计和模型补偿提出一种应用于水下电动静液作动器的接触力控制方案。通过建立液压缸压力-流量模型,设计流量模型前馈补偿方案,并基于油腔压力... 水下作业时,电动静液作动器的接触力传感器难以安装,直接力反馈控制器难以设计。因此,基于力估计和模型补偿提出一种应用于水下电动静液作动器的接触力控制方案。通过建立液压缸压力-流量模型,设计流量模型前馈补偿方案,并基于油腔压力传感器实现水下电动静液作动器的压力精准控制;通过建立摩擦模型,基于扩张观测器设计摩擦力补偿方案,实现接触力的估计和控制。最后利用液压试验台,验证了接触力估计和控制的性能,试验表明力估计和控的精度为2%FS。与使用压力传感器进行接触力控制相比,其控制性能更优越。 展开更多
关键词 电动静液作动器 接触力估计 模型补偿控制
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基于LQR的宏微复合驱动器宏动控制策略
2
作者 喻曹丰 张奇龙 +1 位作者 魏益军 陈志全 《制造技术与机床》 北大核心 2025年第4期113-119,共7页
为提高宏微复合驱动器宏动部分的驱动控制精度,基于电磁力驱动原理,建立了宏动部分的动力学模型,并设计了线性二次型调节器(linear quadratic regulator,LQR)控制器和三闭环PID控制器。通过数值仿真和实验对比验证了LQR控制器的优越性... 为提高宏微复合驱动器宏动部分的驱动控制精度,基于电磁力驱动原理,建立了宏动部分的动力学模型,并设计了线性二次型调节器(linear quadratic regulator,LQR)控制器和三闭环PID控制器。通过数值仿真和实验对比验证了LQR控制器的优越性。实验结果显示,在无负载、定位行程为10 mm时,LQR算法控制下定位误差约为1μm,而三闭环PID算法控制下定位误差约为9μm;在负载为1 kg、定位行程为10 mm时,LQR算法控制下定位误差约为1μm,而三闭环PID算法控制下定位误差约为3.2μm。研究结果表明,LQR算法相较于三闭环PID算法,具有更高的定位精度、更小的超调量、更强的稳定性和更好的鲁棒性,能更好地满足宏微复合驱动器的宏动控制需求。 展开更多
关键词 宏微复合驱动器 LQR控制器 PID控制器 控制策略 动力学
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面向电主轴的微结构精密加工机构集成设计及力感知特性
3
作者 喻曹丰 陈志全 +2 位作者 王德运 朱建华 聂仪楠 《光学精密工程》 北大核心 2025年第10期1594-1608,共15页
针对现有快刀伺服机构的性能难以满足对非回转类具有微结构阵列表面的元件的加工能力和精度,将超磁致伸缩驱动器(Giant Magnetostrictive Actuator,GMA)与电主轴集成,提出了一种面向电主轴的微结构精密加工机构的设计方案。首先,分析了... 针对现有快刀伺服机构的性能难以满足对非回转类具有微结构阵列表面的元件的加工能力和精度,将超磁致伸缩驱动器(Giant Magnetostrictive Actuator,GMA)与电主轴集成,提出了一种面向电主轴的微结构精密加工机构的设计方案。首先,分析了GMA驱动磁场对主轴电机磁场的影响。其次,建立了其电-磁-机多场耦合模型和力感知模型,分析了偏置电流和预应力对其性能的影响以及不同偏置电流作用下力感知特性的变化规律。最后,搭建性能测试平台进行了实验验证。研究结果显示:GMA的激励磁场仅为主轴电机的驱动磁场4.09%;适当的偏置电流和预应力,有利于提高微结构精密加工机构的输出位移,且仿真与实验结果均验证了所建立的理论模型的有效性;力感知仿真结果与力感知模型的计算结果变化规律基本一致,输出电压与电主轴轴向力呈一阶导数关系;实验结果显示在偏置电流为1 A、预应力为1 MPa时,其输出位移可达26.2μm,其输出推力可达22 N,表明该面向电主轴的微结构精密加工机构的设计方案可行,为解决复杂微结构元件的加工提供了一种方案。 展开更多
关键词 电主轴 微结构 精密加工 集成设计 力感知
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高速湿式离合器摩擦片表面微织构优化设计 被引量：1
4
作者 张琳 蒙华 +3 位作者 冯宇 赵晓龙 魏超 严运兵 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2024年第2期320-328,共9页
湿式离合器是车辆传动系统核心元件,在高速分离状态下易出现摩擦片和钢片之间的碰撞摩擦,由此引起离合器带排转矩的急剧增大,影响其传动效率和可靠性。因此,本文以降低离合器高速段碰摩带排转矩为目标,对摩擦片表面微织构进行了优化设... 湿式离合器是车辆传动系统核心元件,在高速分离状态下易出现摩擦片和钢片之间的碰撞摩擦,由此引起离合器带排转矩的急剧增大,影响其传动效率和可靠性。因此,本文以降低离合器高速段碰摩带排转矩为目标,对摩擦片表面微织构进行了优化设计。首先提出了摩擦片表面任意微织构形线参数化建模方法;然后选取了微织构的数量、深度、周向占比、径向占比和形线参数,构建了微织构优化的设计变量、约束条件和优化目标函数,通过将试验设计、模拟近似模型和搜索寻优相结合,建立了摩擦片表面微织构优化设计模型;最后进行了微织构优化前后的带排转矩对比试验。结果表明优化后的微织构可显著降低高速段碰摩带排转矩,并大幅推迟摩擦副高速碰摩现象出现的线速度。 展开更多
关键词 湿式离合器 流固耦合 碰撞摩擦 带排转矩 优化设计
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基于改进灰狼算法的宏微复合驱动器磁滞模型的参数辨识 被引量：1
5
作者 喻曹丰 陶雪枫 +2 位作者 魏益军 杨坤 王宁 《制造技术与机床》 北大核心 2024年第3期168-172,192,共6页
精确辨识磁滞模型参数是保证宏微复合驱动器位移跟踪精度的关键,针对传统灰狼算法(GWO)存在局部最小值和求解精度不高的缺陷,文章提出一种改进的灰狼算法(TGWO)。通过Singer混沌映射优化了灰狼个体的初始位置,以增加种群多样性;采用非... 精确辨识磁滞模型参数是保证宏微复合驱动器位移跟踪精度的关键,针对传统灰狼算法(GWO)存在局部最小值和求解精度不高的缺陷,文章提出一种改进的灰狼算法(TGWO)。通过Singer混沌映射优化了灰狼个体的初始位置,以增加种群多样性;采用非线性收敛因子策略提高了局部开发度和全局搜索度;在种群位置迭代更新中引入动态权重更新和自适应更新策略。通过仿真和实验表明:该算法能有效可靠地辨识宏微复合驱动器磁滞模型的参数,平均相对误差为4.6%,拥有更高的精度和收敛性。 展开更多
关键词 宏微复合驱动器 Jiles-Atherton磁滞模型 改进的灰狼算法 参数辨识
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基于Halbach阵列宏微复合驱动器的输出力优化研究 被引量：1
6
作者 喻曹丰 杨坤 +2 位作者 郑爽 魏益军 陶雪枫 《机床与液压》 北大核心 2024年第13期37-42,共6页
为提升宏微复合驱动器的输出力以及改善输出力波动,采用将永磁体进行Halbach阵列方式布置,并通过添加辅助磁轭来改变宏动线圈与永磁体的相对位置两种方法结合的方案。为验证优化方案的有效性,采用有限元电磁场仿真,分析宏微复合驱动器... 为提升宏微复合驱动器的输出力以及改善输出力波动,采用将永磁体进行Halbach阵列方式布置,并通过添加辅助磁轭来改变宏动线圈与永磁体的相对位置两种方法结合的方案。为验证优化方案的有效性,采用有限元电磁场仿真,分析宏微复合驱动器优化前后的输出力变化,并以提高输出力和降低输出力波动为目标,得出了Halbach阵列的永磁体最佳尺寸。最后搭建实验平台验证了优化方案的合理性。结果表明:优化方案使宏微复合驱动器在电流大小为4 A时,输出力达到95 N左右,输出力波动减小为23 N左右,验证了优化方案的合理性。 展开更多
关键词 HALBACH阵列 宏微复合驱动器 输出力优化 精密定位
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空载湿式离合器临界碰摩转速影响机理分析
7
作者 张琳 张源盛 +3 位作者 李军 臧磊 魏超 严运兵 《武汉科技大学学报》 CAS 北大核心 2024年第3期190-199,共10页
定义空载湿式离合器摩擦片/钢片的周期无量纲轴向位移范围λ,根据其值确定湿式离合器的临界碰摩转速。通过分析润滑油温度、供油流量、摩擦副间隙与特征量λ变化趋势的关系,得到工况参数对湿式离合器临界碰摩转速的影响规律。从力学角... 定义空载湿式离合器摩擦片/钢片的周期无量纲轴向位移范围λ,根据其值确定湿式离合器的临界碰摩转速。通过分析润滑油温度、供油流量、摩擦副间隙与特征量λ变化趋势的关系,得到工况参数对湿式离合器临界碰摩转速的影响规律。从力学角度出发,分析流场刚度和阻尼的变化规律,探寻摩擦片/钢片三自由度运动的影响因素,在此基础上提出流场临界刚度和临界阻尼的概念,揭示湿式离合器工况参数对其临界碰摩转速的影响机理,并进行了试验验证。研究结果表明:润滑油温度升高或摩擦副间隙增大会导致流场中的交叉刚度系数和交叉阻尼系数变大,湿式离合器的临界碰摩转速降低;供油流量增大会导致流场中的交叉刚度系数和交叉阻尼系数减小,湿式离合器的临界碰摩转速升高。 展开更多
关键词 湿式离合器 碰摩转速 带排转矩 流固耦合 工况参数
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超磁致伸缩驱动高压共轨式喷油器的结构设计及喷油特性分析 被引量：1
8
作者 喻曹丰 魏梓贤 +3 位作者 段永勇 朱建华 陶雪枫 聂仪楠 《液压与气动》 北大核心 2024年第2期52-59,共8页
针对现有喷油器存在的喷油速率低、喷油脉宽大、响应速率慢的问题,提出了一种超磁致伸缩驱动高压共轨式喷油器的设计方案。简述了该高压共轨式喷油器的整体设计及工作原理,并且在Jiles-Atherton磁滞模型和液压传动理论基础上建立数学模... 针对现有喷油器存在的喷油速率低、喷油脉宽大、响应速率慢的问题,提出了一种超磁致伸缩驱动高压共轨式喷油器的设计方案。简述了该高压共轨式喷油器的整体设计及工作原理,并且在Jiles-Atherton磁滞模型和液压传动理论基础上建立数学模型;采用COMSOL建立了驱动部分仿真模型,并进行输出位移和应力特性分析,采用AMESim建立了喷油器整体模型,并进行喷油速率分析;搭建试验平台,验证了超磁致伸缩驱动高压共轨式喷油器设计方案的有效性。结果显示:当线圈电流为3.6 A时,超磁致伸缩棒的最大输出位移可达52μm;在160 MPa的压力下喷油最低脉宽从1 ms降低到0.15 ms,并且无论脉宽长短,其脉宽-喷油量均具有良好的线性度。结果表明,提出的设计方案可行,为研制出一种高性能的高压共轨式喷油器奠定了理论和技术基础。 展开更多
关键词 超磁致伸缩材料 高压共轨式喷油器 输出位移 喷油脉宽 喷油率
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基于分数阶PID的宏微复合驱动器宏动控制策略
9
作者 喻曹丰 魏益军 +3 位作者 郑爽 杨坤 陶雪枫 肖志豪 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2024年第3期92-95,共4页
针对宏微复合驱动器控制系统中存在定位误差大和调节时间长的问题,提出了一种基于次最优分数阶PID的控制策略。简述了宏微复合驱动器结构及工作原理,并基于电磁驱动原理建立了宏动部分数学模型;设计了分数阶PID控制器,并采用遗传算法和... 针对宏微复合驱动器控制系统中存在定位误差大和调节时间长的问题,提出了一种基于次最优分数阶PID的控制策略。简述了宏微复合驱动器结构及工作原理,并基于电磁驱动原理建立了宏动部分数学模型;设计了分数阶PID控制器,并采用遗传算法和次最优的方法对控制器进行参数整定;通过数值仿真和实验验证了分数阶PID控制器的有效性。结果显示,采用分数阶PID控制器相较于传统PID控制器在5 mm以及更大定位行程中位移超调量下降超过57%,调节时间减少超过24%,且行程越大驱动器采用分数阶PID控制器控制效果越明显。研究结果表明,分数阶PID控制器在宏微复合驱动器宏动系统中的控制效果明显优于传统PID控制器。 展开更多
关键词 宏微复合驱动器 遗传算法 分数阶PID控制器 音圈电机
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集成式电机主轴的力感知及微进给特性研究
10
作者 喻曹丰 朱建华 +2 位作者 聂仪楠 魏梓贤 陈志全 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2024年第8期152-158,共7页
为满足精密加工过程中对电机主轴的转速、进给距离和切削力精确控制的需求,将永磁同步电机和超磁致伸缩驱动器结合,提出一种具有转动、微进给及力感知功能的集成式电机主轴。为验证集成式电机主轴力感知部分的结构合理性,基于磁路法和... 为满足精密加工过程中对电机主轴的转速、进给距离和切削力精确控制的需求,将永磁同步电机和超磁致伸缩驱动器结合,提出一种具有转动、微进给及力感知功能的集成式电机主轴。为验证集成式电机主轴力感知部分的结构合理性,基于磁路法和有限元分析法,得出集成式电机主轴的微进给距离、外线圈感应电压与外部载荷的关系。最后,为验证仿真的准确性,搭建集成式电机主轴力感知及微进给试验平台。结果显示,在此磁路模型设计中,集成式电机主轴的磁通密度可达0.551 9 T,磁通密度均匀度大于77.85%,集成式电机主轴的微进给距离可达26.5μm,外线圈感应电压与外部载荷成反比且内线圈的最佳外加电流为5 A。研究结果表明,集成式电机主轴力感知及微进给功能的设计是合理可行的,为深入研究和精确控制集成式电机主轴奠定了基础。 展开更多
关键词 集成式电机主轴 永磁同步电机 超磁致伸缩驱动器 力感知 微进给
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