两自由度齿轮传动系统全局动力学研究

齿侧间隙的存在,使齿轮传动系统存在着丰富的非线性动力学行为.考虑两自由度齿轮传动系统的动力学模型,利用数值方法分析系统的分岔和混沌动力学行为.通过简单胞映射方法对非线性齿轮系统进行全局分析,得到系统的吸引子,吸引域等全局特性.结果显示:随着激振频率的变化,系统存在多个周期解共存以及周期解与混沌运动共存现象.最后利用系统的相轨线图与庞加莱截面图进行对比分析,在不同的初值条件下,系统呈现出不同的周期运动或混沌运动.利用简单胞映射方法的数值计算结果可以实现在不良参数条件下,通过合理控制系统的初值条件而获得理想的系统响应.     

水下涡轮机转子-滚动轴承非线性振动仿真

在考虑支承滚动轴承内部间隙、轴承非线性Hertz接触刚度及转子不平衡量的基础上,建立了水下涡轮机刚性水平转子系统的动力学模型;采用变步长的Rouge-Kutta-Felhberg方法对系统动力学模型进行了数值仿真,基于混沌与分岔理论分析了系统的非线性振动;研究表明,转速较低时,系统的响应以VC周期振动为主;提高转速,系统在旋转频率、VC频率的组合激励下,表现出拟周期振动;继续提高转速时,系统经历阵发性分岔进入混沌状态;研究结论对水下涡轮机系统设计具有重要意义。     

电机定转子刚体模型非线性振动研究

建立了电机定转子耦合的刚体模型,针对电机变频启动时,电流存在高次谐波的情况,推导求解了高次谐波磁势,得到了电磁力的多种成分.分析了电磁刚度对系统固有频率的影响,对系统垂直与水平振动相耦联的非线性共振进行了研究,得到了系统的一次近似解及稳态响应曲线,讨论了电磁参数和质量对共振的影响.     

车辆系统的非线性行驶动力学响应

深入研究车辆在粗糙路面行驶而激励引起的非线性振动响应,对揭示复杂动态响应机理和提升动力学性能具有重要的理论意义与工程价值.首先,本文利用运动非线性机制,建立质心垂向平移和绕质心俯仰的两自由度车辆系统的力学模型,利用拉格朗日方程导出系统的非线性运动微分方程,分析自由振动系统的非线性回复力、势能曲线特性及平衡点稳定性.其次,针对自由振动系统,分析线性近似系统的频率比随参数的变化规律,又利用谐波平衡法分析非线性近似系统的幅频曲线特性.最后,针对强迫振动系统,利用数值方法得到系统的阻尼、路面波长及波幅对幅频响应曲线的影响规律.结果表明,新型车辆模型具有复杂非线性动力学特性,为行驶车辆系统提供参数设计和揭示振动机理提供理论参考.     

双叶片整体叶盘的非线性振动分析

论文研究了双叶片整体叶盘的非线性振动问题,将双旋转叶片简化为弹簧-旋转曲壳系统,考虑叶片的预安装角和预扭转角的影响,利用Hamilton原理建立了整体叶盘的非线性偏微分运动方程.综合运用Galerkin方法和数值方法,对模型进行了非线性动力学分析,模拟不同转速和激励作用下的叶片运动,得到波形图、相位图和功率谱密度,讨论了转速和外载荷对系统的非线性动力学特性的影响.     

非线性压电振动能量采集器的振动特性与实验研究

为了提高线性压电振动能量采集器的输出特性,在线性压电振动能量采集器悬臂梁末端引入Duffing非线性磁力,构造了一种双稳态非线性压电振动能量采集器;综合考虑能量采集器的动态振型与轴向应变分布情况,建立了系统非线性机电耦合集总参数运动控制模型,并利用4阶、5阶Runge-Kutta算法对能量采集器的非线性振动特性进行了数值模拟;利用谐波平衡法计算获得了能量采集器的幅频响应方程,数值分析了激励频率、激励幅值以及磁铁间距等对系统非线性振动特性的影响,发现双稳态运动可以极大地提高能量采集器的频率响应范围和能量采集效率,并且能量采集器在低频、低幅值激励情况下可以产生大幅值周期运动;最后,通过实验对数值计算结果进行了验证.     

周期激励下广义离散Duffing系统的多稳态分析

具有硬边界的动基座双自由度动力学系统在受到基座周期性激励与随机冲击扰动时,振子与边界碰撞后的强非线性特性导致系统产生复杂的混沌行为.本文基于Soft Actor-Critic强化学习框架,构建了同时实现振动控制与基座运动跟随的智能算法,研究了宽频域范围内含有硬边界约束的动基座双自由度系统的动力学控制效果.通过构建包含相对位移、控制力的复合奖励函数,实现动力学系统精度较高的轨迹跟踪与振动抑制.结果表明,该算法可以实现频率范围跨2个数量级(0.01Hz到1Hz)的有效振动控制,并通过与PID控制方法的比较,展现了该方法在复杂环境中的稳定性与泛化性.     

电磁与机械载荷作用下导电梁式板的超谐波共振

研究了电磁与机械载荷共同作用下梁式薄板的非线性超谐波共振问题．在给出薄板的电磁弹性运动基本方程及电磁力表达式的基础上,推得了横向稳恒磁场和机械载荷共同作用下梁式薄板的振动方程;应用伽辽金积分法,进一步导出了相应的非线性振动控制微分方程．采用多尺度法进行求解,得到了稳态运动下的幅频响应方程．最后,通过算例,给出了相应的幅频响应曲线图和时间历程图,分析了板厚、磁场及激励幅值对系统振动的影响．     

变流速输液管的周期和混沌振动

研究了参数激励和外激励联合作用下输流管道的非线性振动问题．只考虑管道变形的几何非线性因素,利用Hamilton原理得到单侧受简谐均布载荷作用下输液管的非线性动力学方程,对系统运动偏微分方程综合运用多尺度法和Galerkin离散方法,得到了主参数共振-1／2亚谐共振和1：2内共振情况下的平均方程．数值模拟结果表明参数激励和外激励联合作用下的悬臂输液管呈现周期运动、多倍周期运动和混沌运动的变化规律．     

电机振动的频谱分析

详细介绍了电机振动数据采集系统的构成,实验中采用将电机加速到不同转速,突然切断电源,采集电机急停数据,然后利用NI公司的LabVIEW对电机平稳运行和急停振动数据进行频谱分析,在频率上分析引起电机振动的机械原因和电磁原因,对比总结出电机的振动特征.     

平带系统非线性振动实验研究

为研究传动带在运转过程中的非线性振动问题，建立了一套平带传动实验系统．通过多功能控制卡输出的电压模拟量控制伺服电机控制器驱动电机转动，进而产生带的传动．利刖激光位移传感器及L．K—Navigator软件采集并保存带传动过程中的横向振动位移．选取平带系统在匀速转动和有激励扰动的情况下进行多组实验，实验数据的分析证明带在传动过程中存在周期、倍周期、混沌等非线性现象．     

电动汽车用感应电机动态平衡点的反馈耗散Hamilton控制

针对电动汽车行驶过程中路况变化频繁,其对应的配套感应电机给定转速和负载不断变化,从而导致系统平衡点也随之变化的特点和忽略铁损引起的控制不精确的问题,研究了基于动态平衡点的计及电动汽车用感应电机反馈耗散Hamilton控制问题.首先根据感应电机的工作特性计算出平衡点,然后选取适当的状态反馈,通过预置反馈的方法建立了系统的动态模型,并基于能量耗散特性实现了对电动汽车用感应电机在动态平衡点处的反馈耗散Hamilton控制,保证了整个系统的全局稳定性.最后仿真结果验证了该控制策略的有效性.     

双摆与单侧刚性约束面之间的斜碰撞振动

研究了简谐力矩激励作用下的平面双摆与单侧刚性约束面之间的斜碰撞振动,讨论并推导了系统在斜碰撞前后的状态关系,并用数值方法研究了激励参数和系统物理参数的变化对系统稳态行为的影响,揭示了斜碰撞振动系统的运动复杂性．     

偏角不对中轴系振动的工艺控制措施研究

考虑非线性非稳态油膜力、局部碰摩力和质量不平衡的耦合激励,建立偏角不对中轴系非线性动力学方程,数值模拟并分析不对中偏角量对系统振动特性的影响,根据计算结果制定不对中偏角量的工艺控制标准.仿真计算研究表明:非稳态油膜力激励下,轴系动力学方程形式繁琐,求解困难,导致系统产生复杂的动力学行为,难以通过理论分析有效控制轴系非线性振动,而通过制定工艺可以避免理论研究难题,达到控制非线性振动级别的目的.     

插电式混合动力汽车车速预测及整车控制策略

本文针对插电式混合动力汽车(plug-in hybrid electric vehicle,PHEV)这一典型混杂系统,提出了一种基于车速预测的混合逻辑动态(mixed logical dynamical,MLD)模型预测控制策略.首先,通过对发动机和电动机能量消耗模型进行线性化,建立双轴并联插电式混合动力城市公交车的动力传动系统数学模型;其次,运用模糊推理进行驾驶意图分析,提出基于驾驶意图识别和历史车速数据相结合的非线性自回归(nonlinear auto-regressive models,NAR)神经网络车速预测方法进行未来行驶工况预测.然后,以最小等效燃油消耗为目标建立PHEV的混合逻辑动态模型,运用预测控制思想对车速预测时域内最优电机转矩控制序列进行求解.最后,通过仿真实验验证了本文所提出控制策略在特定的循环工况下与电动助力策略相比,能够提高燃油经济性.     

基于HB-AFT算法的阵发性混沌振动研究新方法

阵发性振动最早用来阐述流体中的层流被湍流无规则扰动的现象.在非线性动力学领域,阵发性指的是系统时域响应随着参数的变化出现规则与不规则运动之间伪随机交替的运动特征.响应的阵发性是非线性动力学系统随分岔参数变化进入混沌运动的一种典型途径.不过,对于非线性系统阵发性混沌现象,由于其参数敏感性和动力学行为演化的复杂性,研究手段还有待丰富.半解析半数值的谐波平衡 频时转换(Harmonic balance and alternating frequency/time domain,简称HB AFT)方法可以避开传统方法对于复杂非线性项的积分或者级数展开等处理过程,能够快速而精确地求得系统的谐波解.本文基于HB AFT方法,结合Floquet稳定性理论,给出一套非线性动力系统阵发性混沌演化的研究的半解析方法.并以经典的单频激励Duffing系统为例,对其全局周期解分支及其失稳特性进行分析,阐明了该系统一种阵发I型混沌行为的动力学演化机制.     

连通式油气悬架三轴重型车辆模型非线性动力学分析

建立了基于连通式油气悬架的三轴重型车辆模型,分别将路面不平度考虑为冲击激励、随机激励和正弦激励,分析了连通式油气悬架的非线性特性对三轴重型车辆振动特性的影响,并分析了连通式油气悬架的抗俯仰性能及抗侧倾性能;将路面不平度考虑为正弦激励,以路面不平度激励频率为参数,通过分叉图、波形图、相图以及庞加莱截面分析了正弦激励作用下三轴重型车辆的非线性动力学响应,仿真结果表明系统在不同激励条件下存在周期运动和混沌运动;连通式油气悬架对重型车辆具有较好的抗侧倾和俯仰特性.     

动力吸振器对转子系统气流激振稳定性影响分析

针对气流激振引起离心压缩机转子振动失稳的问题,提出了采用动力吸振方法提高转子系统的稳定性.首先建立流体激励作用下转子 吸振系统动力学模型;其次采用Lyapunov理论研究附加吸振器后流体激励作用下转子系统的稳定性;分析了吸振器参数变化对转子系统稳定性的影响;最后采用数值方法进行验证.结果表明,动力吸振方法能够有效地提高转子系统失稳转速,吸振器固有频率和阻尼比对转子稳定性有较大的影响.     

Vertical vibration control of an in‐wheel motor‐driven electric vehicle using an in‐wheel active vibration system

The objective of this study is to present a novel in‐wheel (IW) active vibration system for an IW motor (IWM)‐driven electric vehicle to overcome the negative effects of vertical vibration due to road roughness and the impact of rotary inertial forces from the IWM. First, the reason for the poor ride comfort of the general electric wheel structure is examined by theoretical derivation. Second, a 6 degree‐of‐freedom (DOF) vehicle model is established and the corresponding cost function based on 10 ride comfort indexes is proposed. Third, a fuzzy optimal sliding mode (FOSM) control method is presented and the IW active vibration system is designed by applying this proposed control theory. Then, normalization and analytic hierarchy process (AHP) methodologies are adopted to select reasonable weighted coefficients of performance indexes. Finally, the advantages of the electric vehicle with the IW active vibration system are illustrated by MATLAB/Simulink. Analysis results demonstrate the feasibility and effectiveness of the proposed method.