摘要：磁轴承是利用磁场力将转子悬浮于空间,实现定子与转子之间无机械接触的一种新型支承轴承,在飞轮储能领域具有非常广阔的应用前景。阐述了飞轮储能工作原理以及常见的4种磁轴承支承方式,根据偏置磁通产生方式、受控自由度数量、磁极数量对磁轴承结构进行分类介绍,并对磁轴承关键技术参数优化、无传感控制技术以及解耦控制技术进行综述,指出磁轴承关键技术的未来发展趋势是使用智能算法建立模型求最优解。

摘要：负压反馈射流喷头是一种基于射流脉冲特性设计的全圆旋转灌溉喷头。喷头的主副喷嘴尺寸组合对该型喷头脉冲特性和水力性能影响较大。为确定主副喷嘴直径的设计区间及各流道结构参数对喷头性能的影响,首先利用单因素数值模拟方法确定具有良好脉冲效果的主副喷嘴直径设计区间,再以进口流量和射程为评价指标,进行了九因素四水平正交试验。采用极差分析法和相对影响指数评价法处理正交试验结果,得到了喷头主副喷嘴最佳尺寸组合与内部最优流道参数,加工优化后样机进行优化前后喷头水力性能对比试验和数值模拟验证试验。结果表明,在0.15~0.30 MPa工作压力范围内,主、副喷嘴直径的设计区间分别为4.0~4.5 mm、3.5~4.5 mm,最优流道结构具体参数为位差比0.475、侧壁倾角12.0°、劈距比9.0、深宽比2.5、相对曲率半径比3.0、主副喷管相对长度组合8 cm×6 cm、主副喷嘴组合4.5 mm×3.5 mm、仰角30°。优化后的样机比优化前的进口流量降低了12.1%~14.6%、射程增加了6.5%~9.4%,优化后喷头的中近程降水深较优化前减小,远处降水深增加。优化后试验值与模拟值的归一化均方根误差指标分别为4.2%和6.7%,说明优化效果较好,水体模型精度较高。研究提出的最优流道结构参数及研究过程可为喷头后续设计提供参考。

摘要：为提高射流自吸泵效率,该文选择关键结构参数射流器喉管直径、射流器出口直径、叶轮出口宽度和叶片数作为目标因素,设计四因素三水平正交试验,共9组试验。运用数值分析软件提供的湍流模型对各方案进行数值计算。通过极差分析确定性能最优参数组合,其中对效率影响最主要因素为喉管直径。以喉管直径为优化目标设计单一变量试验,分别在小流量点、额定流量点及大流量点进行数值计算,通过数据拟合得到正交试验最优参数组合在不同流量下以喉管直径为自变量的扬程、效率方程式,运用极值运算及加权平均得到最优喉管直径。试验结果表明:相比原型泵,优化模型在额定流量点效率提高约5%。该研究为同类泵的优化提供了一种较可靠的试验设计及数据处理方法。

摘要：为了实现苹果机器采摘过程中的柔顺抓取以减小果实损伤,该文在对苹果抓取过程的力学特性变化规律分析的基础上,提出了苹果采摘机器人柔顺抓取的参数自整定阻抗控制方法。首先,利用Burgers黏弹性模型表征苹果的流变特性,将抓取过程分为匀速加载、夹持减速、应力松弛3个阶段,在此基础上求解获得苹果形变量随时间的变化规律和果实接触力与变形量的变化关系。然后,求解出所设计的基于力的阻抗控制系统的期望输入以及抓取环境接触力模型。最后,针对阻抗控制器参数对接触力的影响,构造阻抗参数自整定变化函数,完成改进阻抗控制系统设计。仿真及试验结果表明:依据果实抓取模型及变形规律求解期望位置的方式来模拟末端执行器对苹果的抓取过程是可行的,所建立的抓取环境接触力模型在一定程度上能够避免将环境模型简化为一阶模型而产生的误差。改进阻抗控制得到的期望抓取力更加平顺,其超调量约为2.3%,接触力调节时间减小到0.48 s,接触力的超调量约为2%,较未改进阻抗控制的接触力超调量减小了37.5%。研究结果可为苹果采摘机器人的柔顺控制方法提供参考。

摘要：为具体描述喷水推进泵非均匀进流的结构特点,并深入探究非均匀流对喷水推进泵性能的影响,运用CFD-Post软件提取进水流道的出流速度场,将其Profile Data文件定义为喷水推进泵的附加进流条件,数值计算非均匀进流下泵的水动力性能,并与均匀进流下的仿真结果进行比较,获得了喷水推进泵扬程和效率的降幅曲线,其下降幅值随进流场不均匀度的增大而上升.围绕喷水推进泵叶轮进口边的周向平均速度分量,具体分析泵在非均匀进流场中性能下降的原因.结果表明,喷水推进泵的传统设计方法无法满足实际工作要求,相关假设在非均匀进流中也不再适用.其中,非均匀进流场中进口预旋不可忽略;叶轮进口轴面速度和环量不再遵循线性分布规律;圆柱面无关假设也不再成立.非均匀进流对叶轮的干扰集中于叶片进口轮缘处,二次回流的出现堵塞了流道,降低了泵的过流能力,同时诱发叶片轮缘处的载荷突变,降低了泵的做功能力.

摘要：为了进一步提高混合励磁同步电机运行效率,该文提出一种基于铁耗占比的速度分区损耗最小控制新方法,通过电枢和励磁电流的协调控制实现电机损耗最小运行。首先运用有限元仿真计算铁耗与电枢电流、励磁电流和转速之间的响应关系,其次采用逐步回归法得到铁耗的三元三次多项式回归模型。在此基础上,引入铁耗占比概念,提出一种新的速度分区方案。接着基于自抗扰控制思想对转矩进行观测,通过转速估算所需电磁转矩,为电流分配提供更加合理的依据。最后对电机不同工况下损耗最小优化模型分析并进行仿真和实验验证。结果表明,与传统混合励磁电机控制方法相比,所设计的基于速度分区的损耗最小控制新方法能够有效地降低电机损耗。

摘要：基于常规状态观测器的旋转变压器数字转换算法不需要差分运算,即可得到角速度信息,可在一定程度上抑制测量噪声的影响.然而,作为一种闭环反馈实现的数字转换算法,常规状态观测器不可避免地存在动态与稳态的矛盾.为实现角位置与角速度信息的高精度解调,则难以兼顾数字转换算法的动态性能.为改善算法的动态性能,本文设计了一种复合状态观测器.与常规观测器不同,该观测器不仅保留了鉴相误差(鉴相器输出)的线性校正项,而且引入了鉴相误差的非线性校正项,对角位置及角速度估计值进行校正.由于非线性校正项采用大于1的幂指数函数,当鉴相误差较大时,非线性校正项的作用远远大于线性校正项,可使解调误差快速减小;当鉴相误差较小时,线性校正项的作用远远大子非线性校正项,可提高解调精度.实验结果表明,该算法是可行的.

摘要：漏磁可变式永磁电机(variable leakage flux permanent magnet synchronous motor,VLF-PMSM)具有宽调速、广域高效等优势,满足电动汽车对电机驱动系统的要求。但是,由于其电机参数随电动汽车运行工况可变的特性,给其无位置传感器控制研究带来极大的挑战。针对此问题,该文提出一种基于参数敏感自适应的零低速无位置传感器控制策略。首先,基于电感参数变化机理,推导凸极率与转子位置估计误差的关系,分析凸极率的变化对系统稳定性的影响。在此基础上,设计参数自适应检测滤波器和滑模控制器,通过转速自适应调节检测滤波器的中心频率,提高转子位置估计精度,并且引入动态调节因子,极大地改善VLF-PMSM无位置传感器控制驱动系统的动稳态响应,以抑制电机参数变化对无位置传感器控制系统的影响。最后,搭建VLF-PMSM无位置传感器矢量控制系统,并进行实验研究,实验结果验证所提控制策略的可行性和有效性。

摘要：漏磁可控式永磁(adjustable leakage flux permanent magnet,ALF-PM)电机具有轻载时宽调速范围、重载时高输出转矩的特性,满足电动拖拉机的多变运行工况需求。然而,多变工况下该电机的电磁参数失配严重影响无位置传感器控制的转子位置估计性能。为解决上述问题,该文提出一种基于自适应解调鲁棒观测器的无位置传感器控制策略。首先,提出基于自适应位置误差解调器的高频电流解调算法,直接解调q轴电流,并通过内部参数自适应以动态调节解调器带宽,从而保证ALF-PM电机在多变工况下解调信号的高品质。在此基础上,利用自适应扩张状态观测器来观测转子位置信息,提出带宽自适应调整方案来在线调整观测器参数,以及设计鲁棒控制器提高估计负载转矩的动态响应性能,降低多变工况下参数失配带来的影响,从而提高位置观测器的鲁棒性。最后,通过实验验证所提无位置传感器驱动控制系统的可行性和有效性。

摘要：采用蒸发诱导自组装法合成了介孔TiO2,并将表面含有Si-OH基团的钨磷酸盐衍生物(Bu4N)3PW11O39-[O(SiOH)2](TBAPW11Si2)嫁接到乙醇回流脱模的介孔TiO2上,合成了TBAPW11Si2/TiO2介孔杂化材料.采用IR、XRD、N2吸附-脱附、TEM、ICP-AES对样品的结构和组成进行了表征.结果表明,TBAPW11Si2与TiO2之间的共价键联是通过表面Si-OH和Ti-OH间的缩合进行的;TiO2表面足够的Ti-OH基团和一定温度的焙烧是这一缩合的必要条件.与TiO2载体相比,嫁接了TBAPW11Si2的杂化样品,锐钛矿相的结晶度略有增加;但表面积、孔容和孔径均有所减小,且随TBAPW11Si2负载量的增加而降低.光催化降解甲基橙的结果显示,杂化样品表现出比载体TiO2高得多的催化活性,甚至与高结晶度的商品光催化剂P25相当,显示出多金属氧酸盐-TiO2协同作用的优越性.