检索结果-内蒙古大学图书馆

清华大学学报(自然科学版) 2025年第5期65卷 891-900页

作者：穆小飞李炳燃郜乾桐叶佩青张辉清华大学机械工程系清华大学机械工程系精密超精密制造装备及控制北京市重点实验室

多叶光栅是医用直线加速器的核心部件，采用两相圆筒形永磁同步直线电机(permanent magnet synchronous tubular linear motor,PMSTLM)作为驱动器时，电机能耗对部件运行性能有重要影响。该文提出一种基于速度规划的多叶光栅直线电机能... 详细信息

多叶光栅是医用直线加速器的核心部件，采用两相圆筒形永磁同步直线电机(permanent magnet synchronous tubular linear motor,PMSTLM)作为驱动器时，电机能耗对部件运行性能有重要影响。该文提出一种基于速度规划的多叶光栅直线电机能耗优化方法。首先，针对运动学约束不能充分利用电机推力这一问题，引入动摩擦系数得到电机推力的力矩边界，基于该力矩边界提出改进指数型加减速速度规划(IESP);然后，引入加速距离、减速特性系数作为自变量，通过分析全行程能耗、电机行程中间位移段切换时间和加速距离、减速特性系数之间的映射关系，建立能耗—切换时间速度规划优化模型，使用二代非劣排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)进行能耗、切换时间的多目标优化，得到切换时间不变、全行程能耗相对较小的加减速规划结果。实验结果表明，本文提出的能耗优化方法相比梯形加减速规划(TSP),在同样切换时间内能耗降低了21.5%。该方法能够降低PMSTLM运行时的能耗，满足多叶光栅的正常使用要求。

关键词：圆筒形永磁同步直线电机速度规划电机能耗

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三维电火花伺服扫描加工气膜孔轮廓模拟方法

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电加工与模具 2025年第2期 15-20页

作者：姚尧佟浩李勇崔英杰清华大学机械工程系精密超精密制造装备及控制北京市重点实验室北京100084

具有复合角出口的气膜冷却扩散孔具有很好的冷却性能,逐渐在先进航空发动机涡轮叶片上获得更多应用。三维电火花伺服扫描加工作为一种新的气膜冷却孔扩散结构加工方法,具有工具成本低、排屑效果好、可避免二次装夹误差且适用多种扩散结... 详细信息

具有复合角出口的气膜冷却扩散孔具有很好的冷却性能,逐渐在先进航空发动机涡轮叶片上获得更多应用。三维电火花伺服扫描加工作为一种新的气膜冷却孔扩散结构加工方法,具有工具成本低、排屑效果好、可避免二次装夹误差且适用多种扩散结构等工艺优点。为实现模拟三维电火花伺服扫描加工气膜孔扩散结构轮廓,进而分析加工工艺中潜在的误差问题,提出了基于工具电极损耗长度计算的扫描轨迹重建及加工轮廓模拟方法。通过气膜冷却扩散孔的三维电火花伺服扫描加工实验,验证了该方法模拟实际加工轮廓的有效性和准确性,可用于分析加工过程中轮廓误差的来源。

关键词：电火花加工三维伺服扫描气膜冷却孔扩散结构加工轮廓模拟

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两相圆筒型永磁同步直线电机无传感算法

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电工技术学报 2019年第23期34卷 4901-4908页

作者：张春雷张辉叶佩青张鲁宏清华大学机械工程系北京100084 清华大学精密超精密制造设备与控制北京市重点实验室北京100084

受定子绕组磁动势谐波分量与纵向端部效应的影响,两相圆筒型永磁同步直线电机的实际相电感与理想相电感之间存在差异,导致传统基于高频方波注入的无传感算法不再适用。该文在直线电机动子与定子绕组完全耦合的情况下,通过有限元的方法... 详细信息

受定子绕组磁动势谐波分量与纵向端部效应的影响,两相圆筒型永磁同步直线电机的实际相电感与理想相电感之间存在差异,导致传统基于高频方波注入的无传感算法不再适用。该文在直线电机动子与定子绕组完全耦合的情况下,通过有限元的方法对两相圆筒型永磁同步直线电机电感特性进行分析,并从实际相电感出发,求解得到静止轴高频方波注入的电机模型。通过拓展卡尔曼滤波算法提取估计的速度和位置信息,在不降低系统带宽的条件下实现了动子位置实时检测。最后通过实验验证了所提出的改进无传感算法的有效性。

关键词：直线电机电感无传感高频注入卡尔曼滤波

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两相无槽圆筒型永磁同步直线电机电感计算与分析

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电工技术学报 2021年第6期36卷 1159-1168页

作者：张春雷张辉叶佩青张鲁宏清华大学机械工程系北京100084 清华大学精密超精密制造设备与控制北京市重点实验室北京100084

在电机行程范围内,两相无槽圆筒型永磁同步直线电机的电感会受到电机绕组断开与耦合长度变化的影响,使其变化复杂,无传感控制算法难以实现。因此,需要对该电机电感进行精确的建模。该文基于轴向磁动势函数与轴向比磁导函数分别推导得到... 详细信息

在电机行程范围内,两相无槽圆筒型永磁同步直线电机的电感会受到电机绕组断开与耦合长度变化的影响,使其变化复杂,无传感控制算法难以实现。因此,需要对该电机电感进行精确的建模。该文基于轴向磁动势函数与轴向比磁导函数分别推导得到该电机在全耦合状态下和全行程范围内电感解析模型。在此基础上,利用有限元数值计算法对电感模型进行参数计算与验证分析,并总结电机全耦合状态下电感的特征,给出耦合长度变化对于电感直流分量与2次谐波幅值的影响规律。最后,对比了样机电感的实验测量值与模型计算值。结果表明,两者之间误差仅为0.04mH,证明了电感模型的正确性。

关键词：永磁同步直线电机电感磁动势比磁导有限元法

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高霍尔位置检测精度的圆筒型永磁同步直线电机设计

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电工技术学报 2022年第10期37卷 2481-2490页

作者：张春雷张辉叶佩青清华大学机械工程系北京100084 清华大学精密超精密制造设备与控制北京市重点实验室北京100084

由于具有价格低、对机械扰动不敏感的优势,线性霍尔传感器被应用于圆筒型永磁同步直线电机动子位置检测。但线性霍尔传感器位置辨识精度会受到磁场谐波的影响而下降。为提升霍尔传感器的位置检测精度,该文在考虑机械加工误差的情况下,... 详细信息

由于具有价格低、对机械扰动不敏感的优势,线性霍尔传感器被应用于圆筒型永磁同步直线电机动子位置检测。但线性霍尔传感器位置辨识精度会受到磁场谐波的影响而下降。为提升霍尔传感器的位置检测精度,该文在考虑机械加工误差的情况下,进行直线电机的可靠性与鲁棒性优化设计。首先,建立直线电机位置辨识精度与电机推力的解析模型,基于解析模型分析设计变量与设计指标之间的影响关系。然后,使用神经网络建立直线电机设计指标的响应曲面模型,通过不同推力系数下Pareto最优前沿得到优化设计的概率约束条件。最后,使用可靠性与鲁棒性优化设计的方法,在略微削减推力系数与磁通密度峰值的情况下,大幅降低磁场谐波含量,将电机霍尔位置的检测精度从357μm提升至109μm。

关键词：直线电机线性霍尔传感器神经网络可靠性与鲁棒性优化设计

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基于遗传算法优化小波神经网络数控机床热误差建模

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机械工程学报 2019年第21期55卷 215-220页

作者：李彬张云王立平李学崑清华大学精密超精密制造装备及控制北京市重点实验室

数控机床的热误差已经成为影响其加工精度的一个关键因素,为最大限度提高数控机床热误差补偿的精度和效率,结合遗传算法自适应全局优化搜索能力和小波神经网络良好的时频局部特性的优点,提出一种基于遗传算法优化小波神经网络的机床热... 详细信息

数控机床的热误差已经成为影响其加工精度的一个关键因素,为最大限度提高数控机床热误差补偿的精度和效率,结合遗传算法自适应全局优化搜索能力和小波神经网络良好的时频局部特性的优点,提出一种基于遗传算法优化小波神经网络的机床热误差补偿模型。以某型号五轴摆动卧式加工中心为试验对象,以机床温度变量和热误差为数据输入样本,建立小波神经网络模型热误差预测模型,然后用遗传算法优化小波神经网络权值、阈值,最终建立热误差预测模型。通过与传统人工神经网络和普通小波神经网络进行对比分析及试验论证表明,该补偿模型具有精度高、抗扰动能力和鲁棒性强等优点,有望在实际加工场合的数控机床的热误差预测和补偿研究中得到更大的推广应用。

关键词：热误差误差补偿数控机床小波神经网络遗传算法优化

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基于密度聚类的磁悬浮平面电机模态参数估计

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清华大学学报（自然科学版） 2023年第1期63卷 33-43页

作者：孙浩博杨开明朱煜鲁森清华大学精密超精密制造装备及控制北京市重点实验室北京100084

磁悬浮平面电机的高加减速运动需要轻量化设计,但轻量化设计也会导致磁悬浮平面电机出现不可接受的振动。对磁悬浮平面电机模态参数的准确估计是抑制振动的关键环节。该文提出了一种基于密度聚类的模态参数估计方法。首先利用两步迭代... 详细信息

磁悬浮平面电机的高加减速运动需要轻量化设计,但轻量化设计也会导致磁悬浮平面电机出现不可接受的振动。对磁悬浮平面电机模态参数的准确估计是抑制振动的关键环节。该文提出了一种基于密度聚类的模态参数估计方法。首先利用两步迭代的系统辨识算法,得到系统的参数化频率响应函数;然后利用基于密度的有噪声空间聚类(DBSCAN)算法对系统进行模态分析,去除不稳定的数学模态点,并对物理模态点进行基于正态分布的离群点剔除,以获取最终的模态参数。仿真和试验表明,所提方法可以实现系统模态参数的准确估计。

关键词：磁悬浮平面电机密度聚类模态参数估计

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重型数控机床热误差建模及预测方法的研究

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机械工程学报 2016年第11期52卷 154-160页

作者：李逢春王海同李铁民清华大学精密超精密制造装备及控制北京市重点实验室北京100084

重型数控机床的热误差已经成为影响其加工精度的一个关键问题。针对一台典型的重型落地铣镗床,以机床热误差测量试验为依据,分析该类机床温度场的特点;据此提出一种旨在完成高效温度测点优化的改进系统聚类方法,该方法使用一种兼顾欧氏... 详细信息

重型数控机床的热误差已经成为影响其加工精度的一个关键问题。针对一台典型的重型落地铣镗床,以机床热误差测量试验为依据,分析该类机床温度场的特点;据此提出一种旨在完成高效温度测点优化的改进系统聚类方法,该方法使用一种兼顾欧氏距离和相关系数的系统聚类准则,可以有效地降低优化后温度测点之间的共线性。基于优化后的温度测点,利用多元线性回归分析,构建了机床的热误差预测模型。现场试验数据表明,该方法可以将热误差预测的均方根误差降低到10μm以下,相较于其他方法有着更高的热误差预测精度,有望在其他重型数控机床的热误差建模和预测研究中得到更大的推广应用。

关键词：重型数控机床温度测点优化热误差建模系统聚类方法

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自适应跑步机人机跳跃交互稳定性分析与控制

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仪器仪表学报 2023年第1期44卷 172-181页

作者：钱宇阳杨开明朱煜清华大学精密超精密制造装备及控制北京市重点实验室北京100084

自适应跑步机是虚拟现实环境中用于人机交互的重要设备,为了丰富其应用场景,针对跳跃运动模式下的交互控制技术展开研究。针对人体跳跃落地稳定性分析问题,综合考虑下肢骨骼及关节肌肉的联合作用,提出一种变刚度弹簧倒立摆模型,实验结... 详细信息

自适应跑步机是虚拟现实环境中用于人机交互的重要设备,为了丰富其应用场景,针对跳跃运动模式下的交互控制技术展开研究。针对人体跳跃落地稳定性分析问题,综合考虑下肢骨骼及关节肌肉的联合作用,提出一种变刚度弹簧倒立摆模型,实验结果显示所提模型能够有效实现质心运动过程建模及跳跃稳定域分析,稳定性判断准确率为93.0%。在此基础上,为了提升交互过程中的人体落地稳定性,提出自适应跑步机跳跃交互控制策略,仿真和实验结果表明,所提方法能够有效提升人体落地稳定性。同时,所提方法能够有效降低下肢关节扭矩,膝关节峰值扭矩由230 N/m降低到210.7 N/m,踝关节峰值扭矩由143.6 N/m降低到131 N/m,可期减小人体跳跃落地过程中的运动损伤风险。

关键词：人体跳跃落地模型稳定性分析自适应跑步机控制策略

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超磁致伸缩换能器预应力优化设计方法研究

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振动．测试与诊断 2017年第1期37卷 48-52页

作者：蔡万宠冯平法郁鼎文清华大学精密超精密制造装备及控制北京市重点实验室北京100084

为优化超磁致伸缩换能器的工作性能、提高输出振幅,基于预应力对磁致伸缩效应的作用机理,建立了饱和磁致伸缩系数与预应力的关系模型。提出磁致伸缩灵敏度的概念,建立其与预应力和外磁场强度之间关系的理论模型。以超声换能器输出振幅... 详细信息

为优化超磁致伸缩换能器的工作性能、提高输出振幅,基于预应力对磁致伸缩效应的作用机理,建立了饱和磁致伸缩系数与预应力的关系模型。提出磁致伸缩灵敏度的概念,建立其与预应力和外磁场强度之间关系的理论模型。以超声换能器输出振幅最大为目标,提出以磁致伸缩平均灵敏度最大为准则的最佳预应力值确定方法。实验结果表明:随着预应力的增大,磁致伸缩平均灵敏度存在极大值,该预应力可在一定驱动磁场强度下获得最大的超声振幅,由此验证了磁致伸缩灵敏度模型的正确性和最佳预应力确定方法的可行性。提出的最佳预应力模型对超磁致伸缩换能器设计中预应力的选择具有指导意义,有助于大振幅超磁致伸缩换能器的设计及应用。

关键词：超磁致伸缩换能器预应力磁致伸缩灵敏度振幅

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