非线性转子轴承系统的稳定与分岔分析

转子－轴承系统中油膜力的非线性对系统稳定性有重要影响,本文基于一刚性转子－轴承系统模型,用打靶法求解了系统的同步周期解、亚谐解,利用数值积分方法和Floquet理论,对系统随转速和偏心率等参数变化的各种分岔情况进行了分析研究,给出了轴承油膜力的非线性对转子－轴承系统失稳的部分影响规律,可为大型旋转机械的安全稳定运动提供参考。     

某涡扇发动机转子系统稳定裕度及其灵敏度分析

某型涡扇发动机转子系统由3个单转子系统构成。将该三转子系统在耦合处分开,把耦合力作为单个转子上的外力,并利用集总参数法和各节点的振动微分方程表达式建立单个转子的振动方程。利用各转子间耦合部件的总体耦合矩阵将单个转子的振动方程耦合在一起,建立了整个三转子系统的振动微分方程。通过求解整个系统的振动微分方程,得到整个系统所有模态的对数衰减率,并进一步求出系统的稳定裕度和其灵敏度。研究结论表明：提高高压转子轴承的阻尼和高压转子的弯曲刚度可以有效提高系统的稳定裕度;联轴器的存在和转子转速的提高都会降低转子系统的稳定裕度。     

电力系统静态电压稳定临界点的快速计算方法北大核心

静态电压稳定临界点能够为电压稳定评估和控制措施提供重要信息,为此,提出了一种快速计算静态电压临界点的方法,包括鞍结型分岔点和极限诱导分岔点。首先提出了一种线性特性较好的鞍结型分岔点逼近指标,然后利用大步长的连续潮流方法逼近临界点,检测极限诱导分岔,同时通过鞍结型分岔点逼近指标判断潮流解逼近鞍结型分岔点的程度。当满足切换条件时,从连续潮流法切换为直接法,为直接法提供了较好的计算初值,能够快速准确地计算分岔点。算例结果表明,较之连续潮流法,所提方法具有更高的计算效率。此方法避免了连续潮流法在鞍结型分岔点附近校正环节计算量较大的问题,同时也解决了分岔点直接计算方法在离鞍结型分岔点较远时的收敛问题,兼顾了连续潮流法和分岔点直接法两者的优点,具有精度和速度的双重优势,具有在线应用的潜力。     

一种求解电力系统动态电压稳定Hopf分岔点的新型混合方法

求解非线性动力系统Hopf分岔点的方法主要有连续法和直接法两种,提出了一种求解Hopf分岔点的混合方法,并应用到电力系统动态电压稳定分析中.以描述电力系统动态特性的微分方程(ODE)为研究对象,构造了一个相对简单的拓展系统,并利用同伦方法来求解该系统,所得的系统孤立解即为动态电压稳定的Hopf分岔点,也就是动态电压稳定的临界点.可以有效克服直接法对初值要求比较严格的缺点,同时利用相对简单的拓展系统来求解,在一定程度上减少了计算量.最后利用一个简化的电力系统动态模型进行验证.     

气流激振力作用下转子的非线性特性研究

建立汽轮机低压转子系统的动力学模型,利用数值积分法和Poincare映射法对其进行非线性特性研究,得出转子系统的分岔图、Poincare映射图和最大Lyapunov指数图.分析随转速变化和径向密封间隙对转子动力学行为的影响.结果表明：在转速变化时,系统经过周期运动后进入混沌状态,最后又回到一周期状态.在径向密封间隙变化时,转子经概周期运动后进入混沌状态.     

基于电压稳定裕度的无功优化规划

根据稳定裕度的目标值直接求得在合理电压水平下的最佳无功补偿配置方案,选择无功补偿设备投资和系统有功网损的综合费用作为目标函数,同时考虑满足电压水平和电压稳定性2个约束条件来探讨无功优化规划的问题.电压稳定性约束采用电压稳定裕度灵敏度分析,从而避免了优化计算过程中变量和等式、不等式约束的大幅增加;优化过程中应用连续潮流法求得电压临界点和稳定裕度灵敏度,确定无功补偿地点;应用内点法求解无功优化模型,确定无功补偿容量.系统数值仿真表明：该方法简洁、实用、有效.     

V-Gap度量磁悬浮推力轴承系统H∞控制器设计

磁悬浮压缩机变叶尖间隙喘振控制策略的实现,需要推力轴承系统控制转子精确跟踪轴向位置以及应对轴向载荷多变的问题。为保证磁悬浮推力轴承系统鲁棒控制器能够满足一定的位置跟踪和抗干扰性能,对磁悬浮推力轴承系统建模,将V-Gap度量与广义稳定裕度评价结合设计H_∞控制器。介绍了V-Gap度量和广义稳定裕度,对推力轴承系统建模利用V-Gap度量定量分析系统参数不确定性对被控对象的影响程度;在混合灵敏度H_∞控制基础上,提出以广义稳定裕度为稳定性要求的控制器设计方法,并试验验证该方法合理性。研究结果表明:设计后控制器具有更好的鲁棒性及位置跟踪性能。     

电力系统电压静态稳定性分析的特征谱分解法

本文基于矩阵的特征谱分解，阐述了一种电压静态稳定性的分析方法．该方法能够定量地给出系统电压的静态稳定裕度，并能够直接给出稳定裕度对系统状态变量和控制变量的灵敏度．文中还详细地给出了稳定裕度的计算过程且在算法上应用了雅可比矩阵的稀疏特性，有效地节约了计算机时和内存．     

电力系统电压静态稳定性分析的特征谱分解法

本文基于矩阵的特征谱分解，阐述了一种电压静态稳定性的分析方法，该方法能够定量地给出系统电压的静态稳定裕度，并能够直接给出稳定裕度对系统状态变量和控制变量的灵敏度，文中还详细地给出了稳定裕度的计算过程且在算法上应用了雅可比矩阵稀疏特性，有效地节约了计算机时和内存。     

一类转动悬臂板的稳定性及局部分岔分析

由于航空航天实际工程中很多结构件可以简化为转动悬臂板模型,因此转动悬臂板模型的稳定性和分岔分析成为研究热点问题。对一类亚音速下转动悬臂板模型,基于规范型理论、Huiwitz准则以及分岔理论结合数值模拟方法研究其稳定性及局部分岔行为。首先,选取系统参数（μ1,k2）作为扰动参数,利用规范型理论得到了四维系统方程在一个零特征根和一对纯虚特征根退化情形下的规范型,给出了初始平衡点、静态分岔解、一次Hopf分岔解、二次Hopf分岔解的具体表达式。其次,根据Huiwitz判别法确定了平衡解的稳定条件和稳定区域,得到了系统发生静态分岔和Hopf分岔的转迁曲线。最后,利用四阶Runge-Kutta算法进行数值模拟得到的数值解与理论分析一致。     

Periodic response analysis of a misaligned rotor system by harmonic balance method with alternating frequency/time domain technique

A dynamic model is established for an offset-disc rotor system with a mechanical gear coupling, which takes into consideration the nonlinear restoring force of rotor support and the effect of coupling misalignment. Periodic solutions are obtained through harmonic balance method with alternating frequency/time domain (HB-AFT) technique, and then compared with the results of numerical simulation. Good agreement confirms the feasibility of HB-AFT scheme. Moreover, the Floquet theory is adopted to analyze motion stability of the system when rotor runs at different speed intervals. A simple strategy to determine the monodromy matrix is introduced and two ways towards unstability are found for periodic solutions: the period doubling bifurcation and the secondary Hopf bifurcation. The results obtained will contribute to the global response analysis and dynamic optimal design of rotor systems.     

A new transient energy function

Starting from normalized generators' equations of rotor motion with respect to the center of inertia of power systems, post-fault power system dynamic is analogized as a motion of a particle with 1.0 mass in an n-dimensional Euclidean space. A rotational coordinate axis is defined for the moving particle. Transient stability of a multi-machine power system is transformed into a simple one-dimensional motion of particle on the axis. Based upon the above new idea, a new concept transient energy function (NCTEF) is proposed for transient stability assessment of power systems. Case studies on the 10-generator New England power system verified the rationality of NCTEF.     

非线性油膜力作用双跨转子系统动力学特性研究

依据非线性转子动力学理论,建立了符合实际情况的非线性油膜力作用下双跨轴承-转子系统的动力学模型,利用数值模拟分析了非线性油膜力对转子系统耦合故障响应的影响,研究了在不同工况下系统的分岔与混沌运动,得到了非线性响应的时域波形图、轴心轨迹图和幅值谱图,分析了系统的周期运动、拟周期运动以及混沌运动等复杂的运动形式及其演变过程,发现了该系统丰富的非线性行为。     

Jeffcott平衡转子系统亚临界和超临界Hopf分叉

应用非线性动力学理论对平衡转子-轴承系统的亚临界和超临界Hopf分叉进行了分析与研究，提出了转子-轴承系统发生亚临界及超临界Hopf分叉的数值分析方法，分析了不同长径比下，转子系统的失稳转速界限曲线及发生超临界与亚临界分叉的区域．揭示了系统发生超临界Hopf分叉时，其周期解的产生是渐变的；发生亚临界Hopf分叉时，其周期解从稳定到失稳是突发性的，并不是一个渐进的过程，且长径比较小的轴承不易发生危害程度较大的亚临界分叉．     

双跨转子系统油膜力和碰摩耦合故障的非线性研究

依据非线性转子动力学理论,建立了更接近实际情况的双跨滑动轴承-转子系统非线性油膜力和碰摩耦合故障的动力学模型,利用数值模拟分析了油膜力和碰摩力对转子系统耦合故障响应的影响,研究了在耦合故障的情况下,该系统的分叉与混沌运动,得到了非线性响应的Poincaré映射图、分叉图、相轨线图、轴心轨糓己头?值谱图,发现具有非线性碰摩力及油膜力的耦合作用下转子系统的各种多周期运动和混沌运动及其演变过程。     

双跨转子轴承系统碰摩-松动耦合故障非线性动力学分析

建立了双跨转子轴承系统碰摩松动耦合故障形式下的非线性动力学模型,并进行了数值分析。利用分叉图、Poincaré截面图和相位图观测转速、偏心量以及松动质量变化时系统非线性动力学响应的变化,得出不同参数变化对系统特性的影响规律。结果表明,该系统具有明显的混沌和分岔特性,且偏心量和松动质量对系统的非线性特性影响十分明显,数据结果能为有效进行故障预测提供理论依据。     

多吸引子共存现象的数值研究方法及其实现

将分岔分析与全局分析相结合,介绍一种研究非线性动力系统多吸引子共存现象的数值分析方法。它周期解、混沌解均可求解,低周期、高周期解枝均能跟踪;不仅能连续跟踪主要解枝,而且能在多吸引子共存的参数区段捕捉一些次要解枝,将多吸引子共存现象形象地呈现在分岔图上。相应的分析程序配备了较强的数据处理和图形分析功能,能方便地对分岔数据进行详细分析.还集成了频谱分析、稳定性分析、李雅谱诺夫指数分析、全局分析等功能,形成了一个方便快捷的多功能非线性动力学分析平台。在修正的Holmes-Duffing系统中的数值实践证明了方法及软件的先进性和有效性。     

Study of nonlinear dynamic characteristics of rotor-bearing systems

Bearingsareanessentialelementofmostrotorsys tems,whichsupporttherotorsagainststaticanddynamicforces.Forindustrialapplications,thefluidfilmbearingisoftenusedbecauseofitslonglife ,highloadcapacityandlowpowerloss.Forfluidfilmbearing ,theanalysisofvi brationandstabilityinsuchrotor bearingsystemsisanim portantsubjectinrotordynamics.Mostoftheliteraturehasstudiedtheseproblems.GuoDan[1 ] usedcell to cellmap pingtechniquefortheglobalanalysisoftheJeffcottrotor bearingsystemsupportedbynonlinearfluidfilm…     

参数激励双摆的建模与动力学分析

参数激励双摆属两自由度时变系统，是研究多自由度系统以及弹性体梁参激振动的基础。采用拉格朗日方法建立参数激励双摆的控制微分方程，通过多尺度法对其线性化方程进行分析，获得稳定性边界。并应用直接积分法对稳定性边界的正确性进行验证。     

带弹性支承的挤压油膜阻尼器转子响应与分叉

研究了弹性支承下的挤压油膜阻尼器(SFD)转子系统的非线性响应,及其响应的分叉情况。推导了弹性支承、带挤压油膜阻尼器的单盘转子系统的运动微分方程。提出了一种通过求解微扰方程的数值解来计算F loquet乘子的新方法,用来分析转子系统周期解的稳定性,并判断周期解发生分叉的类型。由数值仿真的结果可以看出,响应的分叉主要为鞍结分叉与二次Hopf分叉;支承刚度对油膜力与轴承响应影响很大,支承刚度过大时会引起SFD的油膜涡动。