陀螺效应

摘要： 为探究水平轴风力机分段式叶片质量合理化分布方案,优化叶片结构动力学性能,重点研究分段式叶片质量分布方式对风轮轴向窜动和陀螺效应的影响。利用单向流固耦合技术、湍流模型SST方程数值模拟方法及内蒙古工业大学风能太阳能利用技术教育部重点实验室检测设备,考究两段式叶片、三段式叶片的8种质量分布对上述两类振动的影响。结果表明:叶尖质量为60%时对轴向窜动位移影响达15.38%,塔架位移影响范围扩大,加剧叶根和发电机主轴疲劳损伤。叶中质量为60%时对轴向窜动位移影响较小约3.45%;高速旋转的风轮动量矩不断改变方向易在叶根处产生回转式剪切应力,三叶片在同一时刻气动载荷的不对称、质量分布的不均匀使切向力时刻变化,叶尖质量为60%时对陀螺效应振动频率影响达33.50%以上;降低轴向窜动最佳选择为质量分布6方案,降低陀螺效应频率最佳选择为质量分布1方案,同时考虑轴向窜动和陀螺效应最佳选择为质量分布5方案。该结果为降低风轮轴向窜动和陀螺效应提供可行方案,为优化分段式叶片质量分布提供数据支撑。

摘要： 为研究对称切割法对船舶桨-轴系统回旋振动特性的影响,建立完整桨-轴系统、断叶桨-轴系统以及对称切割处理过的桨-轴系统,计入螺旋桨的陀螺效应,研究了3种模型的回旋振动特性。结果表明:单个桨叶折断以及对称切割处理,会提高桨-轴系统在该方向上的刚度,从而提高其正回旋固有频率;转速上升时,陀螺效应增大,3种模型的正回旋频率均不断增加,而逆回旋频率均不断降低,但3种模型的正回旋固有频率差距逐渐缩小,而逆回旋固有频率差距逐渐增大;桨叶折断增大了系统的不平衡度,导致后尾轴承处振动响应加剧,而对称切割处理可以有效降低系统的不平衡度,降低后尾轴承处的振动响应,提高航行安全。

摘要： 铣削加工效率和加工精度的提高,必然要求铣床加工速度的提高.随着磁悬浮技术的发展,高速磁悬浮电主轴已成为铣床的关键部件.然而磁悬浮电主轴转子系统在高速运行时存在较强的陀螺耦合效应,其过强的耦合效应使得高速铣削的稳定性区域变窄,甚至使铣削系统失稳.为此,提出基于PD控制器的模态解耦-状态反馈的控制方法.通过该方法对转子系统的平动模态和转动模态之间的耦合以及2个方向上转动模态之间的耦合进行解耦,独立调节各个模态控制器的比例和阻尼系数来降低陀螺耦合效应对磁悬浮铣削系统稳定性区域的影响,从而增大铣削的稳定性区域.通过仿真研究基于PD控制器的模态解耦-状态反馈控制前后陀螺耦合效应对铣削稳定性区域的影响.结果表明:通过基于PD控制器的模态解耦-状态反馈控制技术,不仅能够降低陀螺效应对铣削稳定型的影响,也能够改善铣削的稳定性区域.

摘要： 目的 分析获得离心机运转时各综合效应对其模态频率的影响.方法 从理论上推导结构在无离心场时,仅考虑预应力刚化效应和仅考虑旋转软化效应与综合考虑各效应时结构固有频率之间的关系.建立TLJ500土工离心机静止状态及运转状态的有限元模型,并根据TLJ500静止状态的模态试验结果对有限元模型中主轴轴承部位的材料参数进行修正识别,获得可信度更高的模型.再将修正识别得到的主轴轴承参数代入离心机运转状态的有限元模型,开展离心机运转状态的模态分析,结合理论分析结果,计算得到综合考虑预应力刚化效应与旋转软化效应时离心机关心模态频率的结果.结果 运转状态TLJ500离心机关心模态频率计算结果与试验结果比较一致.结论 仿真结果验证了文中方法的可行性,为离心机临界转速设计提供了一种可信的数值模拟预测方法.

摘要： 针对轮对系统中的非线性动力学问题,本文基于Hopf分岔代数判据得到考虑陀螺效应的轮对系统Hopf分岔点解析表达式,即轮对系统蛇形失稳的线性临界速度解析表达式.基于分岔理论得到轮对系统的第一、第二Lyapunov系数表达式,并结合打靶法分别得到不同纵向刚度下,考虑陀螺效应与不考虑陀螺效应的轮对系统分岔图.通过对比有无陀螺效应的轮对系统分岔图发现,在同一纵向刚度下,考虑陀螺效应的轮对系统线性临界速度和非线性临界速度均大于不考虑陀螺效应的轮对系统,即陀螺效应可以提高轮对系统的运动稳定性.基于Bautin分岔理论,以纵向刚度和纵向速度作为参数,分别得到考虑陀螺效应和不考虑陀螺效应的轮对系统,从亚临界Hopf分岔到超临界Hopf分岔,再从超临界Hopf分岔到亚临界Hopf分岔的迁移机理拓扑图.通过对比有、无陀螺效应的轮对系统Bautin分岔拓扑图发现,陀螺效应将改变轮对系统的退化Hopf分岔点,但对于轮对系统Bautin分岔拓扑图的影响不大.

摘要： 本文研究了第33届国际青年物理学家锦标赛(IYPT)的第17题:扑克牌的飞行稳定性问题.通过对扑克牌进行定量化抛掷实验,并对飞行过程中的扑克牌进行运动与受力分析的方法,研究影响扑克牌飞行距离和轨迹的参数.首先通过对抛掷扑克牌的过程进行分析,设计了定量化的扑克牌抛掷仪器;随后在实验中,对扑克牌的出射俯仰角、角速度、高度对其轨迹及距离的影响进行了分别验证;接着基于实验中观察到的现象以及数值仿真,对扑克牌相对于自身质心的刚体运动,以及质心相对于地面的空间运动进行了分别分析,最后得出了其运动的微分方程.

摘要： 陀螺效应对转子的临界转速和稳定性均产生影响,尤其在高转速的情况下陀螺效应是不能够忽略的.研究陀螺效应对转子振动的影响,主要包括陀螺效应对转子系统临界转速和稳定性的影响.基于欧拉-拉格朗日方程推导了考虑陀螺效应的回转矩阵,利用有限元法建立考虑陀螺效应的转子数学模型,对数学模型所包含的振动方程进行求解,获得陀螺效应对转子振动影响的相关数据.陀螺效应影响转子的正反涡动的临界转速和稳定性,造成二者的不相等,并且对高阶临界转速和稳定性的影响更明显.

摘要： 针对水轮发电机组主轴临界转速计算的重要性和计算方法的差异,对目前几种典型计算方法的原理进行了研究,分析比较了机组主轴及轴承的刚性支承假设、柔性支承假设,柔性支承及陀螺效应假设三种情况下的临界转速计算的差异,并通过实例予以数值计算说明.结果表明,刚性支承假设,误差较大,对高转速的水轮发电机组,应计及陀螺效应的影响.

摘要： 为研究陀螺效应对不同质量转子系统振动特性的影响,在其他转子部件和轴承不变的情况下,通过更改转轴的内径,获得不同质量的转子系统.考虑陀螺效应,对各转子系统进行不同刚度下的临界转速计算,探究刚度变化对不同质量转子系统临界转速的影响规律.研究发现随刚度的增加,存在一个刚度值,使不同质量转子临界转速的变化趋势发生变化.对不同质量的转子系统分别进行有无陀螺效应影响下的模态计算,对比分析各阶临界转速在两种情况下的偏差值,发现考虑陀螺效应的临界转速比未考虑陀螺效应的临界转速要高,而且陀螺效应对各临界转速影响不同.通过对比不同质量转子系统临界转速的偏差值,发现转子系统质量的大小对陀螺效应的作用效果也有一定影响.研究成果可为旋转机械转子系统的设计和工程校核提供参考.

摘要： 旋转大气具有刚性.涡量ω≥102U/L且尺度L≥102m的对流涡柱,可在微重力状态下,对稳定而持久的缓慢扰动呈现刚性,产生一致的刚式陀螺效应.水平有势力能使涡柱绕水平轴侧旋偏转,斜偏后涡柱可在净重力环境中绕竖直轴水平旋转.维持两类进动需要一些约束条件,如需抛物线形结构、核外云体密度小于涡核密度等.平转进动经常是显性运动,有利对流增强;侧旋进动使对流在横向扰动下沿流向传播、在流向扰动下沿横向传播.两类进动的组合,使对流产生多种结构,如滚轴云、人字形、大风、暴雨等等.

摘要： 飞轮转子的陀螺效应是飞轮储能系统的重要特征之一.由于储能飞轮转子圆盘绕各惯性主轴的惯性矩比大,在高速下陀螺效应对转子系统的稳定性影响十分明显,传统的分离式PID控制方法已不能满足磁悬浮储能飞轮系统的控制要求.本文利用仿真模型,研究不同的控制参数对磁悬浮飞轮储能系统陀螺效应的抑制效果.建立了基于转子动力学的磁悬浮轴承陀螺效应数学模型,分析了用交叉反馈算法来抑制陀螺效应对磁悬浮系统的效果,用matlab建立的仿真模型,仿真了交叉反馈算法的影响因素例如转速输入误差、衰减因子对陀螺效应的抑制效果.仿真结果表明,在交叉反馈控制算法对陀螺效应的抑制过程中,转速测量误差、衰减因子大小都会对抑制效果产生一定的影响,并仿真了这些因素的选择范围,确保交叉反馈控制算法的有效性,为下一步工程应用奠定基础.

摘要： 在声表面波陀螺效应作用过程中,由于哥氏力的作用比较微弱,导致现有的声表面波陀螺仪的检测灵敏度极低.为了改善哥氏力作用,在声表面波传播路径上分布金属点阵以增加质量负载,将有可能获得良好的灵敏度性能.本文结合研究层状介质中声波传输特性的方法对YZ-LiNbO3压电基片上的金属膜层对陀螺效应的影响做了理论计算.对比分析有无金属膜层的压电基片中陀螺效应的大小,以及不同金属材料对陀螺效应的影响作用,验证了用布置重金属点阵的方法来提高行波模式声表面波陀螺仪检测灵敏度的可行性,从而为高性能行波模式声表面波陀螺仪的研制奠定理论基础.

摘要： 在声表面波陀螺效应作用过程中,由于哥氏力的作用比较微弱,导致现有的声表面波陀螺仪的检测灵敏度极低。为了改善哥氏力作用,在声表面波传播路径上分布金属点阵以增加质量负载,将有可能获得良好的灵敏度性能。本文结合研究层状介质中声波传输特性的方法对YZ-LiNbO3压电基片上的金属膜层对陀螺效应的影响做了理论计算，对比分析有无金属膜层的压电基片中陀螺效应的大小,以及不同金属材料对陀螺效应的影响作用,验证了用布置重金属点阵的方法来提高行波模式SAW陀螺仪检测灵敏度的可行性,从而为高性能行波模式声表面波陀螺仪的研制奠定理论基础。

摘要： 本文从多柔体动力学分析入手,计算了滚筒洗衣机驱动部(内外筒系统)的临界转速,并与不考虑陀螺效应影响的驱动部模态分析固有频率进行比较分析,得出结论:考虑陀螺效应后,滚筒洗衣机驱动部临界转速降低,基于安全设计,驱动部临界转速分析应考虑陀螺效应影响,并由此提供了一种求解驱动部临界转速的方法.

摘要： 随着水下航行体在海洋工程领域应用的更加专业化以及多样化,鉴于传统的姿态控制执行机构"螺旋桨+舵"存在着许多不足,为改善其操纵性能,引入框架控制力矩陀螺群(CMGs)作为水下航行体的姿态控制执行机构.基于小扰动线性化理论得到的水下航行体的状态空间开环模型,采用闭环极点配置方法,引入状态负反馈构成闭环.仿真结果表明,通过极点配置引入状态反馈矩阵以后,系统的控制效果良好,动态响应速度较快,满足系统稳定性的要求.

摘要： 本文采用转子动力学SAMCEF ROTOR软件,对设计出的X型转子进行数值模态分析,得到了考虑陀螺效应时转子各阶模态频率随转速的变化关系和转子的临界频率值;同时计算了离心力对转子各阶模态频率的影响,最后确定转子系统的工作转速。通过试验验证该设计的合理性。

摘要： 作者发现,安装在旋转体上的微机械摆具有陀螺效应,能同时敏感旋转体的偏航、俯仰和自旋角速度,具有三只传统陀螺的功能.报导了微机械摆的原理结构及其敏感旋转体姿态的机理,以及获取旋转体横向、自旋和偏航/俯仰角速度的方法.试验表明,微机械摆用于旋转体姿态控制系统,其性能指标优于具有同样功能的液浮摆,达到了姿态控制的设计要求,飞行试验效果良好.

摘要： 大惯量飞轮转子在高速旋转时会表现出很强的陀螺效应,并会产生很大的不平衡力,采用传统的分散PID控制,系统的零极点随着转速的升高向 s-平晰的右平两移动,且极点对应的阻尼也越来越小,系统的稳定性越来越差。为抑制分散PD控制时系统引起的强迫振动,本文引入线性二次型最优反馈(LQR)控制,并通过Matlab进行仿真分析。结果表明:在20000rpm时,LQR控制较分散PD控制对飞轮转子陀螺效应和不平衡力所引起的强迫振动有更好的抑制作用。

摘要： 选用复合材料的储能飞轮可以最大限度地提高储能密度,磁悬浮支承则可以保证其损耗的最小化。但由此也增加了结构的复杂性与控制系统设计难度。本文中,描述了针对具有挠性结构的强陀螺效应转子的磁轴承控制方法,基于薄盘轮毂—芯轴组合的挠性结构模态振型、振动特性分析,采用位移交叉和速度交叉反馈分别抑制进动和章动模态振动,同时利用相位整形控制方法解决了系统中挠性结构振动与陀螺效应控制的矛盾。运行实验表明,使用所设计的控制器,转子可平稳的通过中心频率为340Hz的轮毂—芯轴挠性模念振动区域,最高转速运行至450Hz(28500rpm),轮缘最大线速度达到450m/s,并实现了飞轮的充放电过程。

摘要： 本发明提供一种光纤陀螺振铃效应误差抑制系统及抑制方法，抑制系统包括宽谱光源、光纤干涉仪、PIN光电二极管、温度传感器和信号处理电路，所述信号处理电路至少包括I/V转换电路、高速模拟开关电路、主控芯片（或其它主控芯片）和反馈驱动电路。本发明在设计中采用了单独的PIN光电二极管器件，有效抑制陀螺干涉信号中梳状脉冲带来的振铃效应，并且根据光纤陀螺中光纤环的温度变化信息，对高速模拟开关电路的采样的开关门限和采样点分布进行调整，使得被采样的信号一直处在稳定区域，进而有效抑制了温度漂移误差和角振动、冲击误差，大幅度提升光纤陀螺产品的工程化性能。

摘要： 本发明涉及一种基于原子干涉效应的绝对重力仪、陀螺仪一体式敏感器，其包括安装于磁屏蔽单元内的真空单元，第一探测单元、第二探测单元及光学单元。本发明涉及一种基于原子干涉效应的绝对重力仪、陀螺仪一体式敏感方法：通过测量横向原子干涉相位差来敏感角速度信息和加速度信息；通过测量竖直方向的原子干涉相位信息，敏感绝对重力加速度信息。本发明可实现单个腔体绝对重力加速度信息提取、单轴转动信息和加速度信息提取，极大缩减敏感器的体积和尺寸，结构简洁，便于实现用于惯性导航系统的原子惯性测量敏感器装置。

摘要： 本发明公开了一种基于音叉驱动效应的高精度水平轴硅微陀螺仪，包括：包括盖帽层、陀螺仪敏感结构和衬底层；其中，盖帽层和衬底层相连接组成内部真空结构，陀螺仪敏感结构设置于内部真空结构；陀螺敏感结构包括第一驱动梳齿组、第二驱动梳齿组、第三驱动梳齿组、第四驱动梳齿组、第一驱动检测梳齿、第二驱动检测梳齿、第三驱动检测梳齿、第四驱动检测梳齿、第一驱动弹性梁组、第二驱动弹性梁组、第一检测弹性梁组、第二检测弹性梁组、锚区组、第一质量块、第二质量块、耦合弹性梁、第一驱动框架和第二驱动框架。本发明实现了俯仰和滚动角速率的测量，并减小了惯性测量单元的体积。

摘要： 本发明涉及一种用于测试光纤陀螺Sagnac效应环组件性能的测试系统，包括：电源模块、光源驱动模块、探测器驱动模块、信号处理模块、测试光路和数据处理模块；所述电源模块分别与所述光源驱动模块、所述探测器驱动模块和所述信号处理模块连接；所述光源驱动模块、所述探测器驱动模块和所述信号处理模块还分别与所述测试光路连接；所述信号处理模块还分别与所述数据处理模块和所述测试光路连接。本发明通过直接检测Sagnac效应环组件的性能，测试结果与Sagnac效应环组件的实际性能相符，使得本申请的测试结果准确率高。

摘要： 本发明公开一种基于非互易相移磁光效应解除闭锁的环形激光陀螺，包括：环形激光器、磁体、磁光介质、合束器、探测器和信号处理系统；所述环形激光器包含环形谐振腔；所述磁光介质与所述环形谐振腔的光模式有重叠；所述磁体在所述磁光介质与所述环形谐振腔光模式的重叠区施加有垂直于光传播方向的磁场分量；通过所述磁光介质和所述磁体产生的所述磁场使所述环形谐振腔中产生非互易相移磁光效应，使所述环形谐振腔的顺时针光模式和逆时针光模式共振频率产生预分裂，解除所述环形激光陀螺的闭锁效应。采用本发明技术方案，解决现有技术存在的装置复杂、成本昂贵、适用面窄等问题。

摘要： 本发明属于微机械陀螺技术领域，具体涉及一种基于双层光栅近场泰伯效应的微机械陀螺，所述激光器的光路方向上设置有上层玻璃板，所述上层玻璃板的底部固定有上层光栅，所述上层光栅的正下方设置有可动敏感结构，所述下层光栅设置在可动敏感结构上，所述可动敏感结构的下方设置有磁铁，所述磁铁的中心处设置有下层玻璃板，所述下层玻璃板设置在可动敏感结构的正下方，所述下层玻璃板的下方设置有光电探测器。本发明使用基于光栅近场泰伯效应原理的测量方法，相较于较为常见的远场衍射，本发明采用近场衍射可以简化微陀螺结构中位移测量系统，减小了陀螺体积，提高微陀螺的集成度，有利于陀螺的微型化。

摘要： 本发明涉及一种波粒涡旋陀螺的陀螺效应验证装置。本装置包括激光器、空间光调制器、分光棱镜、旋转台、低温恒温器、转速控制器、图像传感器，其中，旋转台1放置于低温恒温器，样品承载于旋转台1，图像传感器1固定，图像传感器2与旋转台2固联，转速控制器控制两转台的转速。首先，激光器产生的高斯光束经空间光调制器调制为环状对称分布的泵浦光；此圆环形光斑经分光棱镜1射入低温恒温器，照射样品表面激发出激子极化激元涡旋叠加态的干涉图样；干涉图样透过分光棱镜1，经分光棱镜2，进入图像传感器1和2。其中，图像传感器1检测干涉图样是否转动，可定性验证陀螺效应；图像传感器2检测干涉图样的旋转速率，可定量验证陀螺效应。

摘要： 本发明公开了一种抑制陀螺效应、低能耗的车载飞轮电池悬浮控制系统，包括低能耗控制系统和抑制陀螺效应控制系统；低能耗控制系统：电流传感器读取控制电流，作为PID控制器的输入，经PID控制器调整和功率放大器放大后控制磁轴承转子实现低功率运行，当扰动产生时，前馈控制器根据扰动大小改变控制量，以抵消扰动的影响。同时，smith预估器估测出扰动进入系统后引起的动态效应，将预估结果反馈给PID控制器，使其提前变化对扰动进行补偿；抑制陀螺效应控制系统：检测信号经位移传感模块后送给PID控制器进行解耦，消除耦合项，经力/电流变换模块转换为电流，电流经放大后控制磁轴承平稳运行，在PID控制器无法进行调节时，由前馈控制器调节减弱或消除扰动。

摘要： 本发明涉及一种波粒涡旋陀螺的陀螺效应验证装置。本装置包括激光器、空间光调制器、分光棱镜、旋转台、低温恒温器、转速控制器、图像传感器，其中，旋转台1放置于低温恒温器，样品承载于旋转台1，图像传感器1固定，图像传感器2与旋转台2固联，转速控制器控制两转台的转速。首先，激光器产生的高斯光束经空间光调制器调制为环状对称分布的泵浦光；此圆环形光斑经分光棱镜1射入低温恒温器，照射样品表面激发出激子极化激元涡旋叠加态的干涉图样；干涉图样透过分光棱镜1，经分光棱镜2，进入图像传感器1和2。其中，图像传感器1检测干涉图样是否转动，可定性验证陀螺效应；图像传感器2检测干涉图样的旋转速率，可定量验证陀螺效应。

摘要： 本发明公开了一种基于陀螺效应的分裂导线防舞动间隔棒，包括固定框架，固定框架的四角处连接有支撑臂，支撑臂一端连接有线夹，线夹包括第一抱箍和第二抱箍，第一抱箍和第二抱箍内部均设有橡胶垫；固定框架内部设有转轴，转轴的两端通过轴承座与固定框架转动连接，转轴外部设有若干叶片，固定框架、转轴和叶片构成陀螺仪。本发明的固定框架、转轴和叶片构成陀螺仪，当叶片受到风力吹动时，叶片绕转轴转动，风力越大，叶片的转速越高，高速转动的叶片形成陀螺效应，即其高速转动产生的离心力具有使其自身保持平衡的趋势，从而减弱了大风下固定框架晃动或摆动的幅度，增强了间隔棒的防舞动效果。