自由活塞直线发动机系统建模及实验验证

发布时间：2023-06-17 21:05

　　自由活塞直线发动机系统(free-piston linear generator,简称FPLG)是一种耦合了自由活塞发动机(Free Piston Engine,FPE)和直线电机的能量转化设备,其优越的动力性能和经济性使其能成为当前研究的热点。由于大多研究都是面向试验样机的开发、系统结构参数的优化设计上,或者是系统建模中未充分考虑永磁直线发电机和系统之间的相互影响,而对永磁直线发电机的研究有多侧重电机本体,未考虑其在FPLG系统的具体应用。本文针对一个压缩空气驱动对置式自由活塞发动机系统,充分考虑其直线往复运动、摩擦力、流动力学及永磁直线发电机的电磁特性等部分的相互关系及影响,通过Matlab/Simulink软件建立系统的仿真模型。并对活塞位移、速度、加速度、推力、压力和发电机电压以及它们之间的关系进行仿真分析,得到系统的运动特性以及相互影响因素关系。搭建自由活塞直线发动机系统试验平台,通过对比分析试验数据及仿真结果,验证模型的可靠性与分析方法的准确性。在此基础上,进一步研究活塞组质量、进气排气位置对活塞运动特性的影响以及不同压力对永磁直线发电机输出电压幅值、波形畸变和电机效率的影...

【文章页数】：58 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究的目的和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 自由活塞发动机研究现状
        1.2.2 直线电机研究现状
    1.3 本文研究的主要内容
第2章 自由活塞直线发动机系统建模
    2.1 自由活塞直线发动机系统结构及工作原理
        2.1.1 系统结构
        2.1.2 系统工作原理
    2.2 系统数学模型的建立
        2.2.1 运动学模型
        2.2.2 摩擦力模型
        2.2.3 气缸模型
        2.2.4 电机模型
    2.3 系统的Simulink仿真模型的搭建
    2.4 本章小结
第3章 仿真结果与实验结果对比
    3.1 实验装置
        3.1.1 自由活塞直线发动机系统试验台架
        3.1.2 FPLG数据采集与控制系统
    3.2 实验结果与仿真结果对比和分析
        3.2.1 运动特性曲线对比
        3.2.2 受力特性曲线对比
        3.2.3 输出电压曲线对比
    3.3 本章小结
第4章 系统参数对活塞运动性能的影响
    4.1 压力对运动性能和峰值电压的影响
        4.1.1 压力对运动性能的影响
    4.2 活塞组质量对运动性能和峰值电压的影响
        4.2.1 活塞组质量对运动性能的影响
        4.2.2 活塞组质量对峰值电压的影响
    4.3 进气位置对运动特性和峰值电压的影响
        4.3.1 左侧进气位置对运动特性的影响
        4.3.2 右侧进气位置对运动特性的影响
        4.3.3 行程对峰值电压的影响
    4.4 系统参数对电机的影响
        4.4.1 数据拟合
        4.4.2 直线电机ansoft模型
        4.4.3 压力对输出电压的影响
    4.5 行程对永磁直线电机效率的影响
    4.6 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术论文及获得成果
致谢



本文编号：3834136