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活塞是發(fā)動機(jī)的關(guān)鍵部件之一，工作于高溫高壓的惡劣環(huán)境中，并由于受力、受熱產(chǎn)生變形。這種變形會產(chǎn)生拉缸、竄氣、竄油、降低活塞壽命等現(xiàn)象，導(dǎo)致工況變差、降低發(fā)動機(jī)效率，并產(chǎn)生噪聲、尾氣等污染。為抵消發(fā)動機(jī)工作時活塞的變形，應(yīng)當(dāng)在冷狀態(tài)下將活塞制成某種適當(dāng)?shù)男螤睢Ｒ虼耍F(xiàn)代發(fā)動機(jī)活塞均設(shè)計(jì)為縱截面為中凸形、橫截面為橢圓、且在不同高度處橢圓還是變化的復(fù)雜空間曲線，

稀土永磁無刷直流電動機(jī)配合相應(yīng)的數(shù)字控制器構(gòu)成的電力驅(qū)動/伺服 系統(tǒng)，可廣泛應(yīng)用于對調(diào)速范圍及調(diào)速精度、高效節(jié)能、多驅(qū)動/伺服機(jī) 構(gòu)精密協(xié)調(diào)控制、嚴(yán)酷環(huán)境高可靠性伺服驅(qū)動、總線控制及自動化要求高 的航空、航天、兵器、船舶等國防領(lǐng)域及機(jī)器人、汽車、數(shù)控機(jī)床、自動 化儀表、風(fēng)機(jī)、醫(yī)療動力器械等民用領(lǐng)域的隨動系統(tǒng)、跟蹤伺服系統(tǒng)、高 性能電力驅(qū)動、電動伺服機(jī)構(gòu)等場合。性能指標(biāo)：

電磁式直線位移伺服調(diào)節(jié)器由直線運(yùn)動電磁執(zhí)行器和直線位移調(diào)節(jié)數(shù) 字控制器兩部分組成；為滿足直線運(yùn)動電磁執(zhí)行器的凈推力/拉力大、 復(fù)位響應(yīng)速度快、頻響寬、連續(xù)運(yùn)動的平滑性好等要求，在螺旋管電磁 線圈、氣隙形式、執(zhí)行器定子磁輯及動子結(jié)構(gòu)、復(fù)位彈簧等方面進(jìn)行特 殊和精密設(shè)計(jì)分析；伺服控制器釆用綜合性能優(yōu)異的DSP實(shí)施智能控制策 略，配合精密傳感器的信息采集和處理，使得控制器輸出到直線運(yùn)動電 磁執(zhí)行器的PWM調(diào)節(jié)脈沖精度高、控制周期短，電磁執(zhí)行器最終輸出與

可用于視覺定位、精密搬運(yùn)、靈巧手工抓持以及安全人機(jī)協(xié)作等任務(wù)。

?起重機(jī)DTC交流變頻調(diào)速系統(tǒng)是麥道飛機(jī)生產(chǎn)線所研制的變頻調(diào)速系統(tǒng)基礎(chǔ)上的升 級產(chǎn)品。起重機(jī) DTC 交流變頻調(diào)整系統(tǒng)充分考慮了鐵路門式起重機(jī)增噸改造和集裝箱運(yùn) 輸?shù)淖鳂I(yè)特點(diǎn)，起升機(jī)構(gòu)采用了目前世界上最先進(jìn)的 ABB ACC600 系列直接轉(zhuǎn)矩控制（DTC） 起重機(jī)專用變頻器和學(xué)校成熟的控制技術(shù)。

1）高性能交流電機(jī)（感應(yīng)電機(jī)與永磁同步電機(jī)）控制技術(shù)，包括矢量控制、直接轉(zhuǎn)矩控制、自適應(yīng)控制、滑模變結(jié)構(gòu)控制以及非線性解耦控制技術(shù)； 2）交流感應(yīng)電機(jī)（籠式異步電機(jī)）的變頻調(diào)速控制技術(shù)； 3）永磁同步電機(jī)（伺服電機(jī)），包括表面式（SPMSM）和內(nèi)埋式永磁同步電機(jī)（IPMSM）以及無刷直流電機(jī)（BLDC）的高性能轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速和位置控制技術(shù)； 4）交流電機(jī)的數(shù)字化驅(qū)動控制器的設(shè)計(jì)、電機(jī)驅(qū)動集成模塊、嵌入式電機(jī)

本項(xiàng)目現(xiàn)處于產(chǎn)業(yè)化階段。 我們研究并設(shè)計(jì)了一種新的能量互饋試驗(yàn)平臺，試驗(yàn)平臺通過能流循環(huán)，可大大提高能量利用率，無需損失滿功率的能量即可完成大功率的試驗(yàn)，如對機(jī)車逆變器系統(tǒng)的滿功率試驗(yàn)或者牽引電機(jī)的電機(jī)特性試驗(yàn)，具有結(jié)構(gòu)簡單，控制靈活，調(diào)試方便，系統(tǒng)易穩(wěn)定，能量利用率高，互為被試件，能更有效地對不同控制策略的特性進(jìn)行比較等優(yōu)點(diǎn)。 目前，國內(nèi)外常見的交流傳動系統(tǒng)試驗(yàn)平臺主要有以下兩種： 1）能量消耗型 “能量消耗型”交流傳動試驗(yàn)臺由變壓器向四象限變流器提供單相交流電，四象限變流器輸出直流電給逆變器供電，逆變器輸出三相交流電供給交流牽引電機(jī)。牽引電機(jī)輸出軸上對接一個直流發(fā)電機(jī)，其輸出端接電阻性負(fù)載。這種試驗(yàn)臺設(shè)備比較簡單，調(diào)節(jié)控制對象比較少，可方便調(diào)節(jié)直流發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)起來也不是很復(fù)雜。但是由直流發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能完全被電阻消耗掉，若長期進(jìn)行大功率試驗(yàn)，電能浪費(fèi)驚人。另外，如果用于測試電機(jī)運(yùn)行特性，該系統(tǒng)不能模擬機(jī)車啟動和高速運(yùn)行試驗(yàn)。 2）能量反饋型 該種試驗(yàn)臺的結(jié)構(gòu)如圖所示。異步牽引電機(jī)輸出軸上對接一個“直流發(fā)電機(jī)－直流電動機(jī)－交流同步發(fā)電機(jī)”構(gòu)成的能量反饋系統(tǒng)，電能通過變壓器返回電網(wǎng)。這種方式將部分能量反饋回電網(wǎng)，大大節(jié)約了電能，但使用設(shè)備多，在建設(shè)試驗(yàn)平臺時一次性投資大。另外由于控制對象多，控制方法復(fù)雜，難度大，容易出現(xiàn)超調(diào)，造成系統(tǒng)振蕩。由于試驗(yàn)電機(jī)驅(qū)動的是直流發(fā)電機(jī)，轉(zhuǎn)速受到換向器限制，在試驗(yàn)對象為牽引電機(jī)時難以試驗(yàn)其高轉(zhuǎn)速區(qū)段。 “能量反饋型”交流傳動試驗(yàn)臺 本項(xiàng)目確定的交流傳動互饋試驗(yàn)系統(tǒng)（以下簡稱“互饋試驗(yàn)臺”）的方案如圖所示。能量互饋型試驗(yàn)系統(tǒng)（測試電機(jī)）圖中該試驗(yàn)臺由兩套“變流機(jī)組－電機(jī)”聯(lián)軸背靠背組成，當(dāng)變流機(jī)組I－異步牽引電機(jī)Ⅰ工作于電動狀態(tài)，變流機(jī)組Ⅱ－異步牽引電機(jī)Ⅱ工作于發(fā)電狀態(tài)時，能量流向如圖中實(shí)線所示；當(dāng)變流機(jī)組I－異步牽引電機(jī)Ⅰ工作于發(fā)電狀態(tài)，變流機(jī)組Ⅱ－異步牽引電機(jī)Ⅱ工作于電動狀態(tài)時，能量流向如圖中虛線所示。能量互饋型試驗(yàn)系統(tǒng)（測試逆變器）所示試驗(yàn)臺主要用于進(jìn)行逆變器的滿功率試驗(yàn)，但是原理和測試電機(jī)圖完全相同。實(shí)際上，測試電機(jī)圖中的電機(jī)也可以作為逆變器的負(fù)載，即將逆變器作為測試對象，實(shí)現(xiàn)測試逆變器的功能。由于能量通過直流側(cè)在變流器Ⅰ-負(fù)載-變流器Ⅱ之間循環(huán)流動，即實(shí)現(xiàn)能量的互饋，從電網(wǎng)吸收的功率只是變流器以及負(fù)載所損耗的能量。在試驗(yàn)過程中，試驗(yàn)平臺的損耗大約只占運(yùn)行功率的20%～30%。因此，四象限整流器的容量可以大大降低，實(shí)現(xiàn)用小功率的電源完成大功率變流器或者電機(jī)滿載試驗(yàn)。  能量互饋型試驗(yàn)系統(tǒng)（測試電機(jī)） 能量互饋型試驗(yàn)系統(tǒng)（測試逆變器） 交流傳動互饋試驗(yàn)系統(tǒng)具有如下特點(diǎn)： 1）由于采用了能量互饋的方式，能量在兩個變流機(jī)組內(nèi)部流動，因此整個系統(tǒng)的能量消耗僅僅是變流器及其負(fù)載的損耗，能量利用率得到大大提高。 2）由于1)中所述原因，且能量交換在直流側(cè)進(jìn)行，因此采用這種方式可以利用小功率等級的供電電源來試驗(yàn)大功率等級的傳動機(jī)組，而不需要對電源進(jìn)行擴(kuò)容改造。 3）由于系統(tǒng)中沒有直流電機(jī)，因此系統(tǒng)試驗(yàn)的高速度只與被試交流電機(jī)的參數(shù)有關(guān)，而不受直流電機(jī)換向器的影響，可以滿足機(jī)車牽引電機(jī)高轉(zhuǎn)速的要求。 4）兩套完全相同的變流器－負(fù)載組功能和角色可以互換，可以互為被試件，一次安裝可以完成兩套裝置的測試，提高了測試試驗(yàn)的工作效率。 5）采用高性能控制方式對兩套變流機(jī)組進(jìn)行聯(lián)合調(diào)節(jié)，能模擬實(shí)際負(fù)載的各種動靜態(tài)特征和機(jī)車的調(diào)節(jié)特性以及變流器的功率試驗(yàn)，并對各種控制方法進(jìn)行對比試驗(yàn)。 應(yīng)用范圍： 牽引變流器、牽引電機(jī)和牽引控制系統(tǒng)是軌道交通交流傳動的三大核心技術(shù)，大功率交流傳動試驗(yàn)系統(tǒng)可以對以上三大核心技術(shù)開展很好的研究，因而具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。 該系統(tǒng)可以滿足生產(chǎn)部門和研究開發(fā)部門對變流器、電機(jī)等部件的各種試驗(yàn)和控制方案的研究。該系統(tǒng)可以完成如下試驗(yàn)： 1）按照機(jī)車牽引特性進(jìn)行不同級位的牽引運(yùn)行試驗(yàn)； 2）按照機(jī)車制動特性要求進(jìn)行再生制動試驗(yàn)； 3）按照機(jī)車恒轉(zhuǎn)矩啟動的要求進(jìn)行機(jī)車啟動加速試驗(yàn)； 4）逆變器容量足夠大時，能完成牽引電機(jī)的各種特性試驗(yàn)和有關(guān)參數(shù)測定； 5）電機(jī)容量許可時，能完成逆變器裝置的考核運(yùn)行試驗(yàn)。

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兩軸跟蹤是基于天文學(xué)理論編程實(shí)現(xiàn)的。在系統(tǒng)中使用了PLC，以控制兩個伺服電機(jī)和相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，這些執(zhí)行機(jī)構(gòu)使得系統(tǒng)能夠跟蹤太陽的軌跡。從而使系統(tǒng)能夠在一天中，始終以最佳的傾角和方向?qū)?zhǔn)太陽，進(jìn)而最大限度地利用太陽能。利用逆變器能夠?qū)⒐夥姵禺a(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟姡M(jìn)而直接輸送到電網(wǎng)上。在白天有日照的情況下，光伏電池將大部分的能量輸送到電網(wǎng)上，到了晚上光復(fù)電池裝置會自動與電網(wǎng)斷開。系統(tǒng)指標(biāo)如下：1．檢測風(fēng)速并且與氣象站可以進(jìn)行信息交互，從而使得光伏電池板在強(qiáng)風(fēng)中能夠保持水平角度，進(jìn)而保