力量素質(zhì)可以體現(xiàn)身體素質(zhì)的高低,力量鍛練對維持強(qiáng)壯的身體和充沛的精力起到積極作用。傳統(tǒng)健身器材的傳動(dòng)系統(tǒng),如電動(dòng)跑步機(jī)和自行車健身器,很難做到阻力按照預(yù)先編程設(shè)定的曲線隨時(shí)間或者速度實(shí)時(shí)變化,因而無法自動(dòng)的實(shí)現(xiàn)模擬陣風(fēng)強(qiáng)弱變化、斜坡高低變化等阻力快速變化的力量訓(xùn)練效果。本文結(jié)合國內(nèi)外健身器材的發(fā)展現(xiàn)狀和存在的問題研制出了一款不需要外部供電,具有智能充放電功能,而且可以實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)阻力輸出的自發(fā)電及電磁阻尼控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)以永磁同步發(fā)電機(jī)作為阻力源,能夠替代復(fù)雜的機(jī)械阻力結(jié)構(gòu)和某些電動(dòng)阻力結(jié)構(gòu),廣泛應(yīng)用在跑步機(jī)和自行車訓(xùn)練器等健身器中。本文研究工作如下:（1）根據(jù)使用場景,發(fā)電機(jī)需符合體積小且能量密度大的特點(diǎn),利用ANSYS有限元軟件對永磁同步發(fā)電機(jī)進(jìn)行了建模設(shè)計(jì),并進(jìn)行了二維靜態(tài)磁場和瞬態(tài)磁場的仿真分析,完成永磁同步發(fā)電機(jī)的原理模型,然后結(jié)合輸出阻力需要很強(qiáng)跟隨性的特點(diǎn),對幾種典型的PID算法進(jìn)行仿真對比,為該系統(tǒng)選擇了合適的阻力調(diào)節(jié)算法。（2）對系統(tǒng)的硬件電路原理進(jìn)行了詳細(xì)的研究和分析,并在電路上采用模塊化設(shè)計(jì),提高了安全性。具體有:控制器上設(shè)計(jì)的液晶顯示、智能充放電、按鍵掃描和數(shù)據(jù)采集... 

【文章來源】：青島科技大學(xué)山東省

【文章頁數(shù)】：88 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

RMxprt設(shè)計(jì)界面

適用于健身器的自發(fā)電及電磁阻尼控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)12發(fā)電機(jī)定子中，根據(jù)關(guān)系設(shè)置了定子的外徑、內(nèi)徑和線圈長度等內(nèi)容，并選擇了定子槽的類型，定子具體參數(shù)設(shè)置如表2-2所示。表2-2定子參數(shù)設(shè)置Table.2-2Statorparametersetting名稱數(shù)值單位評估值描述外徑110mm110mm定子線圈外徑內(nèi)徑50mm50mm定子線圈內(nèi)徑長度65mm65mm定子線圈長度槽數(shù)24定子線圈槽數(shù)槽類型2定子槽類型疊壓系數(shù)0.95定子線圈疊壓系數(shù)定子槽類型選擇2號形，形狀展示如圖2-6所示。圖2-6發(fā)電機(jī)槽形Fig.2-6Slottypeofgenerator發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子中，設(shè)置了內(nèi)外徑數(shù)值和線圈長度，設(shè)置參數(shù)如表格2-3所示，極類型選擇1，如圖2-4A所示。表2-3轉(zhuǎn)子參數(shù)設(shè)置Table.2-3Rotatorparametersetting名稱數(shù)值單位評估值描述外徑140mm140mm轉(zhuǎn)子線圈外徑內(nèi)徑111mm111mm轉(zhuǎn)子線圈內(nèi)徑長度65mm65mm轉(zhuǎn)子線圈長度極類型1轉(zhuǎn)子極類型疊壓系數(shù)0.95轉(zhuǎn)子線圈疊壓系數(shù)（2）2D模型電磁仿真當(dāng)所有參數(shù)設(shè)置完成，經(jīng)過驗(yàn)證和分析無誤后，可以通過選項(xiàng)生成2D模型，

適用于健身器的自發(fā)電及電磁阻尼控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)14定子線圈連接方式有很多種，本次設(shè)計(jì)連接方式如圖2-9所示。圖2-9定子繞組連接圖Fig.2-9StatorwindingconnectiondiagramANSYS軟件仿真可以一鍵生成有限元分析模型，往往會出現(xiàn)只有2D或者3D模型的一部分，那叫做周期模型，利用周期模型進(jìn)行仿真，可以大大節(jié)省運(yùn)算資源，得到預(yù)期的效果，除周期模型外也可生成全模型，利用全模型進(jìn)行仿真，可以直觀查看所有部分仿真情況。本次仿真我們使用全模型進(jìn)行仿真，仿真時(shí)間跨度設(shè)置越小，得出的運(yùn)算數(shù)據(jù)越準(zhǔn)確，但是耗費(fèi)的運(yùn)算資源和運(yùn)算時(shí)間會成倍增加，此次設(shè)置時(shí)間步長為0.3ms，仿真圖如圖2-10所示。XYT=1.8ms圖2-102D動(dòng)態(tài)磁場仿真Fig.2-102Ddynamicsimulationofmagneticfield圖2-10是在1.8ms時(shí)刻永磁同步發(fā)電機(jī)靜態(tài)磁場分布，本次仿真可以得到0-3s內(nèi)發(fā)電機(jī)動(dòng)態(tài)的磁場變化，通過模擬磁場線可以看出磁場線均勻分布，符合設(shè)計(jì)的目標(biāo)要求。（3）輸出參數(shù)分析三相磁鏈波形輸出如圖2-11所示。

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本文編號：3300917