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精密传动系统的机电耦合建模及仿真分析被引量：21: 2007年; 针对伺服系统中传动系统的机电耦合影响了系统的动态特性和响应特性,提出了基于伺服系统的精密传动系统的机电耦合因素,分析了机电系统耦合建模方法。以大型精密卧式加工中心伺服进给系统为研究对象,通过分析系统各组成环节的数学模型,得到了该系统的动态结构图,建立了该系统的机电耦合模型,仿真分析了精密传动系统的传动刚度和传动误差对伺服系统的影响。利用该模型可以分析参数变化对伺服进给系统稳定性和动态特性的影响,为参数优化提供了计算模型。; 林利红陈小安周超群周伟; 关键词：伺服系统机电耦合

高速电主轴加载试验的研究被引量：11: 2009年; 针对电主轴转速高进行加载试验难以实现的情况,提出应用对拖式方法对其进行加载。详细描述对拖式加载方法的系统构成和加载原理,该系统不但可以完成对电主轴的加载,还可以测出加载过程中电主轴的基本参数,并绘制相应的特性曲线,使电主轴在不同工作点的状态一目了然。应用该系统对15000r/min的电主轴进行加载试验,通过对测得数据的处理和分析,验证对拖式加载系统的正确性和可行性,为高速电主轴动态性能的研究提供一种新的方法。; 孟杰陈小安康辉民陈锋; 关键词：高速电主轴测功机加载

高速电主轴的电压解耦与负载特性被引量：4: 2011年; 为了研究高速电主轴动态数学模型中耦合回路对高速电主轴负载特性的影响,根据控制理论的不变性原理,在高速电主轴给定电流和反馈电流的偏差处引入外部解耦支路来消除耦合电压的影响,研究解耦后高速电主轴的励磁电流和转矩电流在负载变化时对主轴磁通、电磁转矩以及负载特性的影响方式,并利用高速电主轴性能测试试验平台进行负载特性测试。理论分析和试验结果表明:高速电主轴的解耦效果会直接影响主轴磁通的稳定性和转矩电流对负载的线性跟踪能力,并通过不同频率下机械特性曲线的平行度、电磁转矩脉动程度、主轴的载荷能力、功率因素和效率等特性参数直接体现。因此,可以根据包含上述特征信息的机械特性曲线、功率因素曲线和效率曲线的变化趋势,判断高速电主轴的实际解耦效果,并预测高速电主轴在该控制方式下的动态性能。; 康辉民陈小安周明红李浩如邢利娜陈文曲; 关键词：高速电主轴耦合电路

耦合电压对高速电主轴动态性能的影响被引量：7: 2011年; 针对高速电主轴动态模型中耦合电压的非线性变化对主轴动态性能所产生的影响,通过对比前馈控制和内模控制(Internal model control,IMC)的电压解耦机理,指出IMC能够避免前馈控制时电压解耦效果依赖主轴模型参数与实际参数相匹配的不足,并利用170MD15Y20油雾润滑型电主轴和Matlab/Simulink软件分别对两种控制方法进行试验和仿真分析。结果表明,主轴的耦合电压主要受频率和转矩电流变化的影响,改变磁链子系统和转矩子系统的给定电压、以及耦合回路中无功功率在输入功率中的比例,不仅可以对主轴的功率因素、输出转矩、抗扰动能力和动态速度跟随精度等特性参数产生影响,而且使主轴的转矩脉动程度、带负载能力和转差率等随耦合电压的大小成反比例变化。因此可以根据包含上述特征信息的机械特性曲线、功率因素曲线和恒转矩曲线的变化趋势,准确判断高速电主轴的解耦效果,并预测主轴在该控制方式下的动态性能。; 康辉民陈小安陈文曲李浩如周明红李云松; 关键词：高速电主轴非线性前馈解耦动态性能

无速度传感器矢量控制下高速电主轴动态性能分析被引量：19: 2010年; 为了研究高速电主轴的控制精度与主轴机械参数之间的动态关系,根据法拉第电磁感应定律建立高速电主轴的动态数学模型,并利用无速度传感器矢量控制逆变调速原理,将该模型的定子电流分解为励磁电流和转矩电流两个分量,组成两个独立的一阶线性子系统——磁链子系统和转矩子系统,实现励磁磁链和电磁转矩对各自参考值的全局渐进跟踪。试验结果表明,在无速度传感器矢量控制下,高速电主轴的励磁磁链受励磁电流的控制,且不受主轴负载和转速高低的影响,始终保持恒定;转矩电流控制高速电主轴的电磁转矩,与负载呈线性关系。有效控制励磁电流和转矩电流两个独立变量,不仅可以保证高速电主轴在负载状态下转差率小、转矩输出稳定性高的特点,而且当高速电主轴受到瞬间外力冲击时,其快速的转矩响应能力、动态速度跟随精度和抗挠动性等动态特性参数都可以通过控制励磁电流和转矩电流的精度实现。; 陈小安康辉民合烨陈曼缪莹赟陈文曲; 关键词：高速电主轴无速度传感器矢量控制

高速电主轴电动机—主轴系统的机电耦合动力学建模被引量：33: 2007年; 针对高速电主轴系统具有复杂机电系统的特点,提出对高速电主轴系统进行机电耦合分析的观点。提炼并归纳了高速电主轴系统中存在的多物理过程、多参数耦合现象,给出高速电主轴系统全局耦合关系的框图。通过分析高速电主轴电动机—主轴子系统的结构及其耦合情况,得到了该子系统的机电耦合关系框图,并建立其物理模型。基于机电系统分析动力学理论,采用变分原理法,应用拉格朗日方程建立电动机—主轴子系统的电压方程和机械运动方程,将两组方程联立得到与该子系统物理模型相对应的数学模型,导出子系统的动力学方程,为进一步研究高速电主轴系统的机电耦合动力学性能提供理论基础。; 孟杰陈小安合烨; 关键词：机电耦合

高性能主轴偏心状态传递矩阵法的研究被引量：3: 2008年; 分析电主轴的结构组成并进行简化建模,针对电主轴的偏心状态,采用电磁学对其进行力学分析;基于传递矩阵法对分段电主轴的简化模型进行机械动力学分析,对轴系的典型单元的状态进行了数学描述,递推出整个轴系的传递矩阵;综合电磁学与机械动力学的分析结果,修改部分典型单元的状态矩阵,根据电主轴整体的边界条件,得到偏心电主轴的传递矩阵方程即轴系的频率方程。; 孟杰陈小安; 关键词：电主轴偏心动力学传递矩阵

高速电主轴的工作模态试验分析被引量：10: 2008年; 高速电主轴在工作状态下产生的振动对高精度加工影响较大,通过对最高转速为60000 r/min的磨削型高速电主轴进行不同转速下的工作模态试验,并运用随机子空间法(SST)对其进行模态参数的识别,得到了电主轴工作状态下多个重要部位的频谱图,分析了多个重要测点的加速度,且与出厂理论值进行比较,以验证其是否符合高精度加工生产的要求和所采用试验方法的正确性,同时说明电主轴产生振动的主要原因,排除了试验用电主轴在共振区工作的可能性。; 陈锋陈小安孟杰; 关键词：电主轴振动

电主轴动力学分析的传递矩阵法被引量：28: 2008年; 介绍了电主轴的结构特点,利用传递矩阵法将其简化并进行分段建模,对轴系中典型单元的状态进行了数学描述。针对电主轴的特殊结构,修改了简化模型中部分典型单元的状态向量,得到电主轴的传递矩阵方程(即轴系的频率方程),并以某型号电主轴为例,计算轴系的固有频率和临界转速。同时用有限元分析软件ANSYS建立了电主轴实例的三维模型,并进行模态分析,得到轴系的固有频率和一阶振型,与传递矩阵方程的计算结果基本吻合。这表明所提出的对电主轴轴系频率方程的修改是可行的,而且更接近实际情况,对电主轴的动力学分析有重要的参考价值。; 孟杰陈小安; 关键词：电主轴传递矩阵固有频率临界转速

高速电主轴轴承热分析与实验研究被引量：21: 2011年; 根据高速电主轴角接触球轴承中滚动体的运动情况,分析其受力状态,并考虑轴承预加载荷对滚动体在高速旋转状态下陀螺力矩的平衡效果,应用Palmgren经验公式计算轴承整体的摩擦热,然后依据传热学理论建立轴承的温升热模型,并用热网络法建立其热阻抗网络图,最后用120MD60Y6油雾润滑型电主轴的轴承进行试验验证。结果表明,轴承温升主要受转速、润滑油量、供气压力及载荷的影响,在主轴启动的初始阶段温升变化最快,且润滑油量和供气压力对轴承温升有一个最佳的适用范围。; 康辉民陈小安陈文曲周明红邢利娜; 关键词：高速电主轴角接触球轴承摩擦热轴承温升热模型

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国家自然科学基金(50675233)

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