磁悬浮框架飞轮磁轴承技术研究与发展现状 被引量：11

1

作者 刘强 赵明师 +3 位作者 韩邦成 张激扬 孙津济 樊亚洪 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第11期1251-1261,共11页

对磁悬浮框架飞轮(MSGFW)和高精度磁轴承研究现状及其未来发展进行了详细阐述。根据转子悬浮力类型,将磁悬浮框架飞轮分为磁阻力构型、洛伦兹力构型和混合力构型,并结合三种构型论述了国内外框架飞轮的发展过程。在此基础上,对球面磁阻... 对磁悬浮框架飞轮(MSGFW)和高精度磁轴承研究现状及其未来发展进行了详细阐述。根据转子悬浮力类型,将磁悬浮框架飞轮分为磁阻力构型、洛伦兹力构型和混合力构型,并结合三种构型论述了国内外框架飞轮的发展过程。在此基础上,对球面磁阻力磁轴承和洛伦兹力磁轴承进行了详细介绍,并结合磁路图分析其工作原理,比较了同类磁轴承的优劣。展望了磁悬浮框架飞轮与高精度磁轴承的未来发展方向,指出高动态响应检控共位平动球面磁阻力磁轴承,标准磁悬浮动量球和磁悬浮控制敏感球是磁悬浮框架飞轮的研究重点。 展开更多

关键词 磁悬浮框架飞轮(MSGFW) 惯性执行机构 磁轴承 磁阻力 洛伦兹力

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Mini/Micro LED巨量转移技术研究与发展现状 被引量：11

2

作者 王伟 赵甜甜 +3 位作者 刘强 韩邦成 牛萍娟 桑建 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期183-199,共17页

对巨量转移(Mass Transfer, MT)方案和运动定位平台(Motion Positioning Platform, MPP)的研究现状及其未来发展进行了详细阐述。根据芯片转移方式,将MT方案分为精准拾取-释放技术、自组装技术、滚轴转印技术、激光剥离技术,结合芯片转... 对巨量转移(Mass Transfer, MT)方案和运动定位平台(Motion Positioning Platform, MPP)的研究现状及其未来发展进行了详细阐述。根据芯片转移方式,将MT方案分为精准拾取-释放技术、自组装技术、滚轴转印技术、激光剥离技术,结合芯片转移效率和良率,论述了国内外MT方案的发展过程。在此基础上,从平台支撑方式,详细介绍了机械构型、气浮构型、磁浮构型和混合构型的MPP结构及工作原理,考虑运动行程、运动定位精度等因素,比较了MPP性能的优劣。展望了MT方案和MPP技术的未来发展方向,指出基于微孔液气双态介质的激光剥离MT和具备周向小角度修正以及轴向微高度调节能力的“机械+磁浮”混合构型MPP是Mini/Micro LED芯片转移技术的研究重点。 展开更多

关键词 Mini/Micro LED 巨量转移 运动定位平台 显示技术 转移良率

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基于混合蚁群算法的LED芯片分选路径优化

3

作者 盛沙 章雪 +1 位作者 刘强 徐文星 《计算机仿真》 2025年第1期354-361,共8页

针对LED芯片分选过程中存在的路径冗余问题,提出一种以最小化分选路径为目标的混合蚁群算法。算法借鉴局部搜索思想,基于遗传算法设计了三种变异机制,通过增强蚂蚁在邻域中的搜索能力提高求解精度。同时,调整了信息素的初始化方式和更... 针对LED芯片分选过程中存在的路径冗余问题,提出一种以最小化分选路径为目标的混合蚁群算法。算法借鉴局部搜索思想,基于遗传算法设计了三种变异机制,通过增强蚂蚁在邻域中的搜索能力提高求解精度。同时,调整了信息素的初始化方式和更新规则,以达到增强搜索导向性、提高搜索效率的目的。仿真结果表明,以上算法具备良好的求解精度和收敛可靠性,在大规模路径优化问题的求解中具有良好的适用性。实验结果表明:采用混合蚁群算法,单一等级芯片和单个分选块的分选效率可分别提高10.49%~28.56%、5.31%~8.14%,验证了所提算法在分选路径优化中的有效性。 展开更多

关键词 芯片分选 路径优化 蚁群算法

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磁悬浮微框架球形飞轮及其转子优化设计研究 被引量：2

4

作者 刘强 胡灯亮 +2 位作者 吴波 任元 王卫杰 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第11期2280-2288,共9页

为了克服现有外转子方案因螺钉连接而增加转子系统不平衡量的缺点,提出一种内转子结构磁阻力-洛伦兹力混合力构型的磁悬浮微框架球形飞轮。介绍了飞轮结构和工作原理,分析了转子系统控制模型。研究结果表明,当转子质心、球心和检测中心... 为了克服现有外转子方案因螺钉连接而增加转子系统不平衡量的缺点,提出一种内转子结构磁阻力-洛伦兹力混合力构型的磁悬浮微框架球形飞轮。介绍了飞轮结构和工作原理,分析了转子系统控制模型。研究结果表明,当转子质心、球心和检测中心重合时,可消除平动悬浮对径向偏转控制的干扰,简化控制器设计。在考虑转子最大等效应力、1阶共振频率、极地与赤道转动惯量比和极转动惯量的基础上,增加转子最大变形量和质心与球心偏差两个约束变量,并筛选高灵敏度参数作为优化设计变量,以转子质量最小为优化目标,对其进行多学科优化设计。优化结果表明:在满足设计要求的前提下,转子质量由5.600 kg减小为5.389 kg,减小了3.8%;此优化设计方法提高了飞轮转子设计效率,利于系统实现高控制力矩精度。 展开更多

关键词 兵器科学与技术 磁悬浮微框架球形飞轮 优化设计 控制器设计 灵敏度

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新型流磁巨量转移用永磁偏置定位磁针

5

作者 刘强 焦飞腾 +2 位作者 孙海威 牛萍娟 王子羲 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第19期2911-2920,共10页

针对现有Mini/Micro LED巨量转移技术转移效率及自组装转移良率普遍较低,提出一种“永磁+电磁”磁场耦合的新型流磁巨量转移用定位磁针。为实现磁针上表面对芯片的精准抓取,设计了电磁偏置线圈,精准控制磁针上表面的磁力,利用磁路分析... 针对现有Mini/Micro LED巨量转移技术转移效率及自组装转移良率普遍较低,提出一种“永磁+电磁”磁场耦合的新型流磁巨量转移用定位磁针。为实现磁针上表面对芯片的精准抓取,设计了电磁偏置线圈,精准控制磁针上表面的磁力,利用磁路分析法建立磁针结构与磁针针尖的数学模型,获取影响磁针上表面气隙磁密的结构参数,借助有限元法对结构参数进行优化设计。优化后磁针上表面的Bmax由最初的57 mT提高至68 mT,相较初始方案增加了19.2%;峰谷变化率δ由50.8%提升至70.5%,两大指标参数均优于原方案。基于优化结果研制了一套永磁偏置定位磁针装置,并进行气隙磁密测试与芯片转移效果测试。结果表明,优化后的磁针上表面的磁密值Bmax为60 mT,峰谷变化率δ为66.6%,可在1 min内实现上千颗芯片的吸引固定,满足巨量转移精准抓取芯片的要求,可配合流体实现芯片的巨量转移过程,提升了自组装巨量转移技术的效率。 展开更多

关键词 mini/micro LED 巨量转移 永磁偏置 定位磁针 优化设计

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针刺巨量转移平台用高推力聚磁式直线电机

6

作者 刘强 马宁 +2 位作者 王伟 韩邦成 牛萍娟 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期1347-1359,共13页

针对针刺式巨量转移平台用无铁芯直线电机推力小,边缘效应明显导致转移速度慢的问题,提出一种高推力聚磁式直线电机,利用外层V字形结构抑制漏磁效应,通过双层Halbach结构提高气隙磁密,并采用有限元法对3种方案气隙磁密和漏磁磁通进行比... 针对针刺式巨量转移平台用无铁芯直线电机推力小,边缘效应明显导致转移速度慢的问题,提出一种高推力聚磁式直线电机,利用外层V字形结构抑制漏磁效应,通过双层Halbach结构提高气隙磁密,并采用有限元法对3种方案气隙磁密和漏磁磁通进行比较分析。V形双层Halbach方案的气隙磁密和漏磁磁通分别为0.6 T和0.05 T,与单层梯形方案相比气隙磁密提高了17.6%,与双层Halbach方案相比漏磁磁通降低了71.4%。利用等效磁化电流法对电机磁场进行区域分割,采用分割补偿法建立矩形边界条件,建立了直线电机磁路数学模型,得到了影响电机推力线性度的关键结构参数,并基于有限元法对形状及结构参数进行优化。结果表明,优化后气隙的最大磁密和最小磁密分别0.67 T和0.47 T,x向和y向磁密变化率分别为25%和29.8%,推力仿真计算结果为278 N,推力波动率为2.1%,空载加速度为10 m/s^(2),理论芯片转移速度可达50颗/秒。根据优化结果研制了一台直线电机用于巨量转移平台,测试结果与优化结果一致,本研究对提高巨量转移平台转移效率具有重要意义。 展开更多

关键词 直线电机 针刺式巨量转移 聚磁 有限元法 空间应用

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新型永磁无刷直流电机气隙磁密分析

7

作者 俞建荣 张业帅 +1 位作者 马丽梅 刘强 《机械设计与制造》 北大核心 2024年第10期34-37,42,共5页

针对微纳卫星飞轮用单圈磁钢无刷直流电机气隙磁密低且干扰磁密大的缺陷,提出了一种新型双圈磁钢构型的无刷直流电机。介绍了飞轮及新型无刷直流电机的结构和工作原理,基于等效面电流法建立新型无刷直流电机的数学模型,推导了气隙磁通... 针对微纳卫星飞轮用单圈磁钢无刷直流电机气隙磁密低且干扰磁密大的缺陷,提出了一种新型双圈磁钢构型的无刷直流电机。介绍了飞轮及新型无刷直流电机的结构和工作原理,基于等效面电流法建立新型无刷直流电机的数学模型,推导了气隙磁通密度公式。采用有限元法对有效气隙磁密和干扰磁密进行了磁密分析,结果表明,与传统无刷直流电机相比,新型无刷直流电机有效气隙磁密由0.45T提高到0.55T,气隙平顶宽度由54°拓宽到87°,干扰磁密由0.31T降低到0.065T,有效提升了电机的稳定性能和力矩输出性能,降低了功耗。 展开更多

关键词 微纳卫星 新型无刷直流电机 等效面电流 有限元法 磁密分析

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流固耦合气动巨量转移技术薄膜形变研究

8

作者 刘杨波 徐杰 刘强 《中国照明电器》 2024年第7期9-13,62,共6页

针对现有芯片转移技术良率低,速度慢的问题,本文研究了一种高效的Mini/Micro LED芯片大规模转移技术——气动巨量转移技术。该方法使用微孔气针喷射稳定气流引发薄膜凸起形变,实现对LED芯片的精准快速转移。文中利用流固耦合仿真进行了... 针对现有芯片转移技术良率低,速度慢的问题,本文研究了一种高效的Mini/Micro LED芯片大规模转移技术——气动巨量转移技术。该方法使用微孔气针喷射稳定气流引发薄膜凸起形变,实现对LED芯片的精准快速转移。文中利用流固耦合仿真进行了关键参数的研究和优化,包括薄膜的物理性质、扩张程度。仿真结果显示,调整薄膜的弹性模量和扩张程度可以显著优化转移过程中的薄膜凸起形态,从而提高转移精度。实验验证表明,使用弹性模量28.2 MPa、泊松比0.32、薄膜扩张量40 mm条件下的薄膜进行转移测试,转移精度可以达到±15μm。本技术的提出为Mini/Micro LED显示屏的高质量生产提供了潜在解决方案。 展开更多

关键词 Mini/Micro LED 巨量转移技术 薄膜 流固耦合

原文传递

新型无刷直流电机结构设计与性能分析 被引量：5

9

作者 肖云峰 徐康 +2 位作者 马丽梅 张业帅 刘强 《微电机》 2021年第9期33-36,42,共5页

针对物联网通讯技术对微纳卫星提出的高性能、低成本的需求,提出了一种新型双圈磁钢无刷直流电机结构动量轮,介绍了其结构和工作原理。采用有限元法对气隙磁密进行仿真分析,结果表明,双圈构型电机气隙磁密和有效气隙磁密平均值均优于传... 针对物联网通讯技术对微纳卫星提出的高性能、低成本的需求,提出了一种新型双圈磁钢无刷直流电机结构动量轮,介绍了其结构和工作原理。采用有限元法对气隙磁密进行仿真分析,结果表明,双圈构型电机气隙磁密和有效气隙磁密平均值均优于传统方案,气隙平顶宽度从传统方案的90°拓宽到120°,有效的提升了力矩输出性能。通过对无控制器状态下两种电机转速特性分析,验证双圈构型电机具有更优的动态和抗干扰性能;基于该结构设计了转速闭环PID控制系统并进行仿真分析,结果表明双圈构型电机在空载状态及突加负载两种情况下,电机达到稳定转速的时间和达到稳定转矩的时间均优于传统结构电机,且新型结构电机的脉动幅值降低约46.5%,可实现电机的高精度稳速控制。 展开更多

关键词 动量轮 双圈磁钢构型无刷直流电机 磁性能分析 电性能分析 高精度稳速控制

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气动巨量转移技术的多孔射流场仿真与试验

10

作者 俞建荣 张育恒 +1 位作者 刘强 张梦杰 《制造业自动化》 2025年第4期183-188,共6页

针对目前Mini/Micro LED气动巨量转移中气体射流冲击不均匀、不稳定的问题,提出了一种利用基于多通孔的吹气方案,利用气体射流透过多通孔玻璃板,同时对薄膜冲击使其形变产生微泡,减小芯片与薄膜之间的接触面积,从而实现芯片向目标基板... 针对目前Mini/Micro LED气动巨量转移中气体射流冲击不均匀、不稳定的问题,提出了一种利用基于多通孔的吹气方案,利用气体射流透过多通孔玻璃板,同时对薄膜冲击使其形变产生微泡,减小芯片与薄膜之间的接触面积,从而实现芯片向目标基板的转移,并从仿真和试验的两个方面对工作过程中的气体射流的流场特性进行了研究。通过COMSOL Multiphysic软件对流场分析得到了不同数量的射流孔的气体驱动规律。设计了试验平台并进行测试,试验结果表明将射流孔布置在中心位置且射流孔与芯片的接触面积越大,驱动效果越佳,实现芯片的高精度、无损伤转移。在气压为1.0 MPa,气体持续时间0.3 s,出气孔和通孔玻璃板之间的间距为0.1 mm的环境下进行转移,试验得到本方案的实际转移良率达到99.9815%。 展开更多

关键词 Mini/Micro LED 巨量转移技术 多孔射流

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永磁偏置径向磁轴承能量优化与实验 被引量：6

11

作者 刘强 赵明师 +3 位作者 韩邦成 樊亚洪 孙津济 郑世强 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第11期2420-2428,共9页

针对磁悬浮飞轮低功耗的要求,对一种经典永磁偏置径向磁轴承进行能量优化研究。介绍了磁轴承的磁路结构和工作原理,基于磁轴承电流刚度和位移刚度数学模型,提取出轴承能量优化因子σ。在此基础上,建立了磁轴承功耗的目标函数,并对磁轴... 针对磁悬浮飞轮低功耗的要求,对一种经典永磁偏置径向磁轴承进行能量优化研究。介绍了磁轴承的磁路结构和工作原理,基于磁轴承电流刚度和位移刚度数学模型,提取出轴承能量优化因子σ。在此基础上,建立了磁轴承功耗的目标函数,并对磁轴承功耗进行优化,得到了最优功耗数学表达式及其对应的σ大小。通过有限元法对轴承功耗优化结果进行仿真验证,其结果与理论分析结果基本吻合。在此基础上,基于优化结果研制了一套磁轴承,并通过改进现有15 Nms磁悬浮飞轮进行功耗测试。结果表明振幅为10μm时,单组绕组的最优功耗为0.87 W,与理论最优值0.79 W的最大误差为9%。该能量优化方法提高了磁轴承低功耗设计效率,对飞轮系统整体功耗优化具有重要意义。 展开更多

关键词 永磁偏置磁轴承 能量优化 等效磁路 有限元法 偏置磁通

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新型微框架磁悬浮飞轮用洛伦兹力磁轴承 被引量：8

12

作者 刘强 赵勇 +1 位作者 曹建树 任元 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第5期481-489,共9页

针对微框架磁悬浮飞轮用磁阻力磁轴承存在偏转负力矩和洛伦兹力磁轴承气隙磁密均匀性较差的缺点,提出了一种基于球形转子的微框架磁悬浮飞轮,介绍了其结构、工作原理和洛伦兹力磁轴承方案。采用等效磁路法建立了洛伦兹力磁轴承磁路数学... 针对微框架磁悬浮飞轮用磁阻力磁轴承存在偏转负力矩和洛伦兹力磁轴承气隙磁密均匀性较差的缺点,提出了一种基于球形转子的微框架磁悬浮飞轮,介绍了其结构、工作原理和洛伦兹力磁轴承方案。采用等效磁路法建立了洛伦兹力磁轴承磁路数学模型,得到了其径向偏转力矩和轴向平动悬浮力。利用电磁场数值分析法,对三种洛伦兹力磁轴承方案的磁密和磁通进行比较分析,得到了最优的球面梯形磁钢方案。在此基础上,结合15Nms微框架磁悬浮飞轮技术指标,对磁轴承进行了详细实例设计。根据设计结果研制了一台微框架磁悬浮飞轮,并利用线性磁密霍尔对磁轴承气隙磁密进行动态测试。测试结果与优化结果一致,对微框架磁悬浮飞轮系统整体设计具有重要意义。 展开更多

关键词 磁悬浮飞轮 磁轴承 微框架 洛伦兹力 等效磁路法

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基于微机电系统洛伦兹平台角速度估计 被引量：1

13

作者 熊颖 刘强 +2 位作者 韩邦成 任元 樊亚洪 《科学技术与工程》 北大核心 2021年第21期8976-8982,共7页

针对洛伦兹惯性稳定平台对高带宽和高精度角速率需求,提出了基于微机电系统(micro-electro-mechanical system,MEMS)组合传感器的最优速度估计算法。MEMS组合传感器由陀螺仪和加速度计组成,MEMS陀螺仪由于自身特性在速度估计中提供低频... 针对洛伦兹惯性稳定平台对高带宽和高精度角速率需求,提出了基于微机电系统(micro-electro-mechanical system,MEMS)组合传感器的最优速度估计算法。MEMS组合传感器由陀螺仪和加速度计组成,MEMS陀螺仪由于自身特性在速度估计中提供低频速度信息,而加速度计则提供高频信息。最优估计器通过将低频信号与高频信息融合,采用最优控制与估计算法进行速度解算与估计。实验表明,频率在20 Hz内,运动角度在±60°内,MEMS组合传感器速度拟合周期不超过5%,稳定拟合误差不超过7.5%,可以满足平台稳定偏转控制需求。最优状态估计器能在时域与频域上提供无差、高性能的角速度信号。 展开更多

关键词 洛伦兹惯性稳定平台 角速度估计 MEMS传感器 卡尔曼滤波

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磁悬浮球形飞轮不平衡振动前馈抑制与实验 被引量：1

14

作者 刘强 尹兆京 +3 位作者 吴波 任元 辛朝军 樊亚洪 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2019年第10期92-97,123,共7页

针对磁悬浮球形飞轮转子存在的不平衡振动,建立磁轴承-球形转子动力学模型,提出了一种不平衡振动前馈抑制方法。依据达朗伯原理,将转子不平衡质量矩等效至转子两端配重面,得到了转子两端的轴承动反力。为维持球面磁极气隙的球壳形状,消... 针对磁悬浮球形飞轮转子存在的不平衡振动,建立磁轴承-球形转子动力学模型,提出了一种不平衡振动前馈抑制方法。依据达朗伯原理,将转子不平衡质量矩等效至转子两端配重面,得到了转子两端的轴承动反力。为维持球面磁极气隙的球壳形状,消除磁拉偏负力矩,将高速转子球心与定子球心始终重合。分析了转子质心偏离旋转轴引起的离心力,计算了转子质心偏离球心后,因电磁悬浮力始终指向转子球心而引起的偏转负力矩。仿真结果表明:转速为8 000 r/min,转子两配重面内不平衡质量矩处于对角位置且大小相等时,对转子施加前馈抑制,转子径向振幅从13.8μm减少至3.3μm,减少约76.1%,轴向振幅从21.6μm减少至5.6μm,减少约74.1%。实验结果与仿真结果一致,验证了转子不平衡振动模型的正确性和前馈抑制方法的有效性。 展开更多

关键词 磁悬浮球形飞轮 磁轴承 不平衡振动 前馈 仿真

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磁悬浮陀螺飞轮用隐式洛伦兹力磁轴承 被引量：8

15

作者 刘强 赵勇 +2 位作者 代峰燕 任元 王卫杰 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第2期399-409,共11页

针对磁悬浮陀螺飞轮用显式洛伦兹力磁轴承气隙磁密均匀性差的问题,提出了一种磁钢内置的隐式洛伦兹力磁轴承,并采用三维有限元法对两种方案的气隙磁密进行比较分析。隐式方案的气隙磁密在周向和纵向的变化率分别为0.8%和8.4%,远优于显... 针对磁悬浮陀螺飞轮用显式洛伦兹力磁轴承气隙磁密均匀性差的问题,提出了一种磁钢内置的隐式洛伦兹力磁轴承,并采用三维有限元法对两种方案的气隙磁密进行比较分析。隐式方案的气隙磁密在周向和纵向的变化率分别为0.8%和8.4%,远优于显式方案的15.0%和23.7%。利用磁场分割法对隐式方案的磁阻进行了区域分割,采用积分法精确计算各区域磁阻,建立了磁轴承磁路数学模型,得到了影响偏转电流刚度的关键结构参数,并基于有限元法对隐式方案形状及结构参数进行详细优化。结果表明,在不恶化气隙磁密变化率的前提下,优化前后绕组区域的最大磁密和最小磁密分别从0.404T和0.368T增加至0.464T和0.427T,增幅为14.6%和16.0%。根据优化结果研制了一台隐式洛伦兹力磁轴承,并进行了气隙磁密和偏转电流刚度实验测试,测试结果与设计结果相符,对洛伦兹力磁轴承的设计具有重要意义。 展开更多

关键词 磁悬浮陀螺飞轮 磁轴承 洛伦兹力 有限元分析 空间应用

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新型双圈无刷直流电机智能PID控制 被引量：6

16

作者 俞建荣 张业帅 +2 位作者 马丽梅 刘强 徐康 《航天控制》 CSCD 北大核心 2021年第1期26-31,共6页

针对惯性动量轮用单圈磁钢无刷直流电机气隙磁密低且干扰磁密大的缺陷,提出了一种新型双圈磁钢无刷直流电机。介绍了电机的磁路构型,采用有限元法对比分析了2种电机的有效气隙磁密和干扰气隙磁密,并利用数学方程推导分析了2种电机的驱... 针对惯性动量轮用单圈磁钢无刷直流电机气隙磁密低且干扰磁密大的缺陷,提出了一种新型双圈磁钢无刷直流电机。介绍了电机的磁路构型,采用有限元法对比分析了2种电机的有效气隙磁密和干扰气隙磁密,并利用数学方程推导分析了2种电机的驱动力矩和干扰力矩。分析结果表明,与传统电机相比,新型双圈无刷直流电机具有良好的结构特性。在建立电机的动态特性数学模型的基础上,设计了电机的智能PID控制系统,并制定了模糊控制规则。利用MATLAB/Simulink对该系统进行仿真,结果表明,与传统PID控制系统相比,智能PID控制系统可将双圈磁钢无刷直流电机的响应时间由0.144s降至0.07s,超调量由3.2%降低至0.26%,实现了新型双圈无刷直流电机的高精度转速控制。 展开更多

关键词 无刷直流电机 双圈磁钢 高精度控制 智能PID控制

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基于KF-LESO-PID洛伦兹惯性稳定平台控制

17

作者 熊颖 刘强 +2 位作者 任元 樊亚洪 孙津济 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期1072-1081,共10页

为克服现有惯性稳定平台使用机械轴承干扰量大,使用气/液浮轴承难度高,使用磁阻力磁轴承线性度差的缺点,提出一种基于洛伦兹力偏转磁轴承的新型洛伦兹惯性稳定平台(LISP)。为克服耦合效应和承载摩擦谐振干扰对平台偏转通道高频姿态补偿... 为克服现有惯性稳定平台使用机械轴承干扰量大,使用气/液浮轴承难度高,使用磁阻力磁轴承线性度差的缺点,提出一种基于洛伦兹力偏转磁轴承的新型洛伦兹惯性稳定平台(LISP)。为克服耦合效应和承载摩擦谐振干扰对平台偏转通道高频姿态补偿控制的影响,提出一种基于LESO-PID结合卡尔曼滤波(KF)反馈的数字控制方案。根据洛伦兹力磁轴承(LFMB)支承偏转系统结构特点,建立了LISP转子偏转动力学模型;利用模型分析径向两自由度偏转特性,提出在PID控制器的基础上,引入线性扩张状态观测器(LESO)和卡尔曼滤波反馈以抑制摩擦谐振干扰及耦合效应;搭建了以DSP和FPGA为核心的数字控制系统,并以离散形式将控制方法进行数字化实现。采用对数频率特性判据和Nichols曲线对所提控制方法的稳定性进行分析,通过仿真比较引入LESO-KF前后转子偏转通道的稳定性。实验结果表明:PID控制条件下在高频时失真,引入LESO-KF后明显降低噪声及干扰,同时还可对系统内部状态参数进行实时观测。实验结果验证了所提控制方法对摩擦谐振干扰及耦合效应的抑制作用。 展开更多

关键词 洛伦兹惯性稳定平台(LISP) 洛伦兹力磁轴承(LFMB) LESO-PID控制 卡尔曼滤波(KF)反馈 稳定控制

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双边永磁同步直线电机随机模型系统辨识 被引量：2

18

作者 俞建荣 曹旺辉 +2 位作者 盛沙 刘强 刘学城 《科学技术与工程》 北大核心 2023年第20期8709-8716,共8页

为解决双边永磁同步直线电机离散传递函数模型参数动态变化、传统方法辨识精度低的问题,提出一种基于随机模型的系统辨识方法,分析运动过程中的系统特性,结合具有随机扰动项的Box-Jenkins模型,辨识动态系统传递函数模型参数。通过注入... 为解决双边永磁同步直线电机离散传递函数模型参数动态变化、传统方法辨识精度低的问题,提出一种基于随机模型的系统辨识方法,分析运动过程中的系统特性,结合具有随机扰动项的Box-Jenkins模型,辨识动态系统传递函数模型参数。通过注入不同频率逆M序列电流信号,充分激发系统响应,比较分析不同实验条件下的系统辨识结果。选择预报误差法定义平方差代价函数,运用Levenberg Marquardt算法不断迭代优化以获得传递函数模型最优参数。通过对不同采样频率、不同注入电流幅值和不同电机运动速度条件下的系统辨识对比分析,获得最佳辨识模型。结果表明:当采样频率为1000 Hz,注入电流幅值为2.0 A和电机运动速度为50 mm/s时,获得最优辨识仿真输出匹配度为94.81%,平方差为7.84×10^(-4)。 展开更多

关键词 永磁同步直线电机 Box-Jenkins模型 Levenberg Marquardt算法 系统辨识

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直线电机进给系统摩擦自适应补偿控制 被引量：2

19

作者 刘志国 刘强 《机床与液压》 北大核心 2022年第2期152-155,共4页

为消除非线性摩擦干扰对直线电机进给系统定位精度的不利影响,提出一种基于LuGre摩擦模型的自适应补偿控制方法。建立直线电机进给系统的动力学方程,并在系统建模中引入基于自适应因子的改进LuGre模型;采用反步设计法的思想,利用李雅普... 为消除非线性摩擦干扰对直线电机进给系统定位精度的不利影响,提出一种基于LuGre摩擦模型的自适应补偿控制方法。建立直线电机进给系统的动力学方程,并在系统建模中引入基于自适应因子的改进LuGre模型;采用反步设计法的思想,利用李雅普诺夫第二法推导了自适应控制律;最后进行了半物理仿真实验。仿真结果表明:该自适应控制器应用于直线电机进给系统的摩擦补偿是可行的,有效提高了系统的位移定位精度和速度跟踪精度。 展开更多

关键词 直线电机 进给系统 LUGRE模型 自适应控制

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大型磁悬浮控制力矩陀螺热分析与实验 被引量：1

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作者 王伟 畅建伟 +2 位作者 叶郭波 刘强 胡灯亮 《安徽师范大学学报（自然科学版）》 CAS 2018年第3期234-237,245,共5页

为提高大型磁悬浮控制力矩陀螺设计的可靠性,本文对大型磁悬浮控制力矩陀螺的热源及热应力分布进行了详细的分析。首先,依据陀螺功能特性对系统整体的热源进行了详细的分析。其次,基于分析结果建立系统的热分析模型,并对整机的温度场和... 为提高大型磁悬浮控制力矩陀螺设计的可靠性,本文对大型磁悬浮控制力矩陀螺的热源及热应力分布进行了详细的分析。首先,依据陀螺功能特性对系统整体的热源进行了详细的分析。其次,基于分析结果建立系统的热分析模型,并对整机的温度场和热应力进行了计算。最后,采用长期运行温度考核和热循环温度考核对陀螺系统进行了实验测试。结果表明,陀螺系统的实际温升与理论计算结果基本一致,表明陀螺系统的整体温升能够满足使用要求。 展开更多

关键词 磁悬浮控制力矩陀螺 温度场 热应力 实验测试 空间应用

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