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期刊信息/Journal information
西南交通大学学报
西南交通大学
西南交通大学学报

西南交通大学

翟婉明

双月刊

0258-2724

xbz@home.swjtu.edu.cn

028-87600552、87600550、87600551

610031

四川省成都市二环路北一段

西南交通大学学报/Journal Journal of Southwest Jiaotong UniversityCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊为全国核心期刊，并被《中国科学引文数据库》和《中国科技论文统计》收录为来源期刊。主要刊登理工类和经济管理等学科的基础理论研究、应用研究、实验研究、学术讨论等方面的学术论文以及科技信息报道。
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收录年代

    计及悬浮系统影响的高速磁浮直线同步电机建模方法

    康劲松丁浩倪菲汪凤翔...
    729-736页
    查看更多>>摘要：为提高高速磁浮直线同步电机模型精度,基于电磁铁模块磁共能重构,提出一种计及悬浮系统影响的分布参数建模方法.首先,建立高速磁浮列车电磁铁模块的有限元模型,利用有限元数值分析获取电磁铁模块在不同工况下的磁共能数据,通过对磁共能进行傅里叶级数展开及多项式拟合构建磁共能的解析模型;其次,根据磁共能解析模型推导电磁铁模块的磁链、电压和推力方程;然后,根据列车编组数量和电磁铁模块数量分别建立左右两侧直线同步电机的数学模型,并通过运动学方程计算高速磁浮列车位置和速度;最后,通过硬件在环仿真系统进行实验验证.试验结果表明:本文所提建模方法与传统建模方法相比,推力波动幅值增加超过6.8％;并且所提方法可以准确表征悬浮系统对牵引控制的影响,当励磁电流谐波幅值增加0.5、1.0、2.0 A时,推力波动幅值分别最大增加54.3％、26.2％、83.7％;当励磁电流谐波频率为5、10、20 Hz时,推力的谐波频率最大达到5.14％,21.75％和14.17％.

    磁悬浮直线电机牵引控制悬浮系统建模方法

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    冲击激励下轴线失准转子-磁轴承系统不对中定量研究

    肖玲李园超赵晨曦程文杰...
    737-745页
    查看更多>>摘要：为研究和识别转子系统在轴承处发生的平行角度混合不对中,提出一种频谱辨识转子-磁轴承系统固有不对中量大小的方法.采用动量矩定理将圆盘不平衡力对转轴的影响等效到转子轴向力上,建立考虑轴向径向耦合效应的刚性双偏置圆盘转子-磁轴承系统的动力学模型;通过SIMULINK仿真得到系统时域下的位移和电流响应,分析不对中条件下转子系统动力学特性,并利用快速傅里叶变换将时域响应转换为频域响应,基于频域下最小二乘算法得到转子系统不对中量大小.结果表明:在冲击激励影响条件下,采用该方法计算的不对中量大小误差均在5.0％以内,当转子受到外界扰动力时,该算法能够准确定量识别转子的不对中量,可为不对中转子-磁轴承系统故障诊断及自修复提供理论参考.

    冲击载荷轴承-转子系统不对中量快速傅里叶变换轴向径向耦合

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    高温磁悬浮轴承-转子系统建模与动力学分析

    金超武辛宇周扬赵瑞瑾...
    746-754,822页
    查看更多>>摘要：在多电航空发动机中,主动磁悬浮轴承因其耐高温、非接触等特性可以突破温度对支承部位的限制,使支承部位能够更靠近燃烧室.为探究温度对磁悬浮轴承转子系统动态特性的影响规律,提出一种高温磁悬浮轴承转子系统动力学建模方法.通过仿真得到转子在不同温度下的温度分布,并使用多项式拟合转子轴向温度分布;基于有限元方法推导柔性转子单元的动力学模型,引入温度影响,建立考虑温度影响的磁悬浮轴承转子系统整体动力学模型,并通过模态试验验证模型的准确性;基于理论动力学模型分析系统的动态特性.结果表明:温度升高会导致转子的前三阶支承模态频率下降,增大各阶幅频响应幅值;当温度从常温升至450 ℃时,转子的前三阶弯曲支承模态频率分别降低了 3.818％、5.670％、3.183％,前三阶弯曲模态幅频响应幅值分别升高了 83.4％、34.4％、24.1％.

    有限元法高温特性磁悬浮轴承动力学分析航空发动机

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    考虑界面接触的磁悬浮轴承-转子系统建模及鲁棒控制

    周扬周瑾王艺宇张越...
    755-765页
    查看更多>>摘要：磁悬浮轴承-转子系统中,螺栓连接装配形成的界面接触会在转子悬浮状态下激发弯曲模态振动,同时振动频率随转速明显变化.为实现全转速范围内对弯曲模态振动的主动控制,提出一种考虑频率不确定性的H∞鲁棒控制器设计方法.首先,通过建立考虑界面接触的动力学模型进行仿真预测,获得振动频率的变化范围;其次,通过频响拟合的方式对转子传递函数进行重构,并将仿真得到的振动频率变化范围以加性不确定性方式引入到重构传递函数中,得到考虑模态频率不确定性的被控对象模型;最后,基于该模型设计兼顾参数摄动和外力扰动的鲁棒性、闭环系统稳定性和防止控制电压饱和等多功能的H∞鲁棒控制器.数值仿真结果表明:该控制器在模态频率处具有宽频带阻的频响特性,能够抑制磁悬浮轴承转子系统的弯曲模态振动;采用该方法设计的H∞鲁棒控制器后,转子弯曲模态振动幅值最少减小90％.

    主动磁悬浮轴承界面接触模态振动鲁棒控制

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    基于扰动补偿的磁悬浮转台分数阶滑模控制

    许贤泽宋明星龚勇兴徐逢秋...
    766-775页
    查看更多>>摘要：针对存在非线性、耦合性和不确定性的磁悬浮转台的高精度运动控制问题,提出一种基于非线性干扰观测器的分数阶滑模控制方法以提高跟踪精度.首先,基于系统电磁力模型和动态解耦方法,构建六自由度磁悬浮转台系统动力学模型;其次,设计非线性干扰观测器,对包含系统误差、六自由度间耦合项和外界干扰的集总扰动进行估计,证明了估计误差有界且可调节到任意小;然后,在离散域提出了一种分数阶滑模面,采用分数幂函数替代传统符号函数来抑制抖振,引入分数阶微积分来减小跟踪误差;最后,设计有限时间收敛的分数阶滑模控制策略,并利用李雅普诺夫稳定性理论证明闭环系统稳定性.实验结果表明:与整数阶滑模控制方法相比,采用所提方法,2个水平自由度和绕竖直方向旋转自由度对三角波的跟踪误差均方根分别减小了 12.8％、16.8％和23.7％,最大跟踪误差分别减小9.26％、13.00％和33.20％;跟踪圆形轨迹时,2个水平自由度的跟踪误差均方值分别减小6.39％和12.40％,最大跟踪误差分别减小9.90％和12.10％.

    磁悬浮转台分数阶微积分滑模控制非线性干扰观测器轨迹跟踪

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    基于改进互联型全阶观测器的直线感应电机在线参数辨识

    丰富胡海林钟德鸣杨杰...
    776-785页
    查看更多>>摘要：由于直线感应电机特殊结构和动态边端效应等影响,其励磁电感和次级损耗电阻的变化机理和规律复杂,为提高观测器对励磁电感和次级损耗电阻的辨识精度和性能,提出一种基于改进互联型全阶观测器的直线感应电机双参数在线辨识方法.首先,根据考虑动态边端效应的直线感应电机T型等效电路,建立双参数变化的电机状态空间方程,并分析参数变化及耦合特性对电机极点影响;其次,为减小参数耦合对辨识精度的影响,建立双参数互联的低耦合辨识模型,完成互联型全阶自适应观测器设计,采用Popov超稳定性理论推导励磁电感和次级电阻在线辨识的自适应律,实现双参数在线辨识;然后,为提高观测器的稳定性和收敛速度,结合新型极点配置法完成反馈增益矩阵的推导与设计;最后,搭建仿真模型和硬件在环辨识模型进行实验验证.结果表明:新型全阶自适应观测器在启动加速阶段时励磁电感和损耗电阻辨识误差在0.01％左右;在负载动态时损耗电阻辨识误差在0.03％左右.

    直线感应电机全阶观测器参数辨识极点配置

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    基于非线性电感的混合电磁铁磁力计算方法

    申璐张立伟修三木张孟磊...
    786-794页
    查看更多>>摘要：为提高混合电磁铁磁力计算的准确性和效率,综合考虑解析法计算速度快和有限元法计算精度高的优势,提出一种基于非线性电感的混合电磁铁磁力计算方法.首先,分析混合电磁铁电感与电流的关系,建立考虑磁饱和的非线性电感模型;然后,采用等效面电流法,将2种典型的混合电磁铁结构(结构a、结构b)等效为多电磁线圈的纯电磁铁结构,进而利用能量平衡法推导出通用于串联磁路型混合电磁铁磁力表达式,其中非线性电感的参数变量由有限元仿真法拟合得到.研究结果表明:结构a和结构b利用本文所述方法得到的电磁力计算结果与传统有限元仿真结果的平均偏差为2.54％和2.37％,结构a与实验测量的平均偏差为2.63％,且与传统有限元法相比,计算效率极大提升,即本文所述方法通过较少任务的有限元仿真得到远高于现有解析公式准确性的电磁力计算结果.

    混合电磁铁非线性电感能量平衡法有限元法磁力计算

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    人工肾脏泵用磁悬浮轴承设计与磁力特性分析

    金俊杰王岩峰徐程程陆文轩...
    795-803页
    查看更多>>摘要：代替透析膜的持续离心分离新方法提高了依赖血液透析治疗的肾脏病患者生活质量,随之,人工肾脏泵的研究被很多学者关注.但传统人工肾脏泵采用滚动轴承进行支撑,存在溶血高、血栓率高等问题,为此,本文利用磁悬浮轴承的非接触、无润滑、高转速等优点,研发了一种应用于人工肾脏泵的结构紧凑且节能的单自由度控制型磁悬浮轴承.利用有限元分析软件进行仿真,探索径向被动控制部分和轴向主动控制部分的设计参数,并对总体进行仿真验证,进而对磁悬浮轴承进行结构性能评估.结果表明:仿真与实验的径向位移刚度系数分别为47.432 N/mm和49.531 N/mm,轴向电流刚度系数分别为0.144 N/AT和0.135 N/AT,轴向位移刚度系数为223.071 N/mm,满足该磁悬浮轴承的五自由度稳定悬浮要求;所设计的磁悬浮轴承简化了系统结构,减小了控制难度以及降低了系统功耗.

    人工肾脏泵单自由度磁悬浮轴承有限元分析

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    五位姿参数下车载永磁体与永磁轨道之间的磁力特性研究

    赵春发刘浩东冯洋罗世辉...
    804-811页
    查看更多>>摘要：永磁磁浮交通系统利用车载永磁体和永磁轨道间的磁斥力实现悬浮,理解并掌握永磁体磁力与其空间位姿参数的关系对磁浮车辆走行部及轨道结构设计具有重要意义.参考兴国县永磁磁浮交通系统,建立车载永磁体和永磁轨道的三维磁场有限元模型;计算不同悬浮间隙、横向偏移、点头角、侧滚角和摇头角条件下车载永磁体受到的磁力,重点分析车载永磁体悬浮力和横向力随5个位姿参数的变化规律及其相关程度.结果表明:车载永磁体的磁力主要受悬浮间隙和横向偏移量的影响,受摇头角的影响较大,受点头角和侧滚角的影响很小;在设定的参数变化范围内,悬浮力最小值和最大值与额定悬浮力之比分别约为0.75和1.16,横向力最大值达到额定悬浮力的50.42％;车载永磁体横向力的方向与其横向偏移方向一致,摇头力矩与其摇头方向相同,需要为永磁悬浮系统设置导向装置,防止车载永磁体横向晃动和偏航运行.

    磁浮列车永磁悬浮Halbach阵列磁力有限元法

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    二自由度磁浮列车悬浮系统时滞控制研究

    王美琪曾思恒李源刘鹏飞...
    812-822页
    查看更多>>摘要：为研究控制器时滞对磁浮列车悬浮系统稳定性的影响,首先,以位移-速度为反馈控制参数,建立考虑控制器时滞的二自由度磁浮列车悬浮系统模型;其次,通过Routh-Hurwitz稳定性判据得到无时滞系统的稳定性区域,同时,依据特征根穿越虚轴边界条件,获得系统发生Hopf分岔的控制器时滞临界值;最后,分析反馈控制参数及系统参数与控制器时滞临界值的关系.研究结果表明:当系统参数一定时,控制器时滞临界值随位移控制增益的增大而减小,随速度控制增益的增大先增大后减小;当反馈控制参数一定时,控制器时滞临界值随二系刚度的增大而减小,随二系阻尼的增大而增大;当系统时滞以10-6数量级在时滞临界值附近渐渐增大时,系统会从稳定—周期运动—不稳定逐渐变化,期间发生超临界Hopf分岔.

    磁浮系统稳定性时滞反馈控制Hopf分岔

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