一种非线性宽频压电能量收集系统的动力学特性分析

提出了一种基于同步开关电路的非线性宽频压电能量收集器,并利用高阶谐波平衡法对能量收集系统的频域响应、能量输出功率及其影响因素等内容展开了理论研究,同时利用Hill法对系统的稳定性进行了分析.研究结果表明在基于同步开关电路的能量收集系统中引入副梁,可以大大拓宽能量收集系统工作频带;适当减小同步开关电路的电容比,虽然会降低...     

双机驱动振动系统同步运转稳定性的研究

为了,研究双机驱动振动系统同步运转的稳定性问题,建立了振动系统的动力学模型,对系统进行了非线性动力学分析.通过对系统参数进行无量纲化处理,得到了振动系统的频率俘获方程和系统实现自同步运转稳定性的条件,计算出了自同步运转的稳定域.根据自同步运转稳定性的条件和稳定域对系统进行优化设计,调整了振动系统的参数.计算机仿真结果表明振动系统实现了速度同步和相位同步,达到了稳定的自同步状态,验证了自同步运转稳定性条件和稳定域的正确性,证实了优化设计的有效性.     

弹性连接直流电机驱动振动系统的自同步研究

由弹性连接的直流电机驱动的振动系统体积更小,其自同步理论对于小型化同步装置的研制具有重要意义,本文基于理论、仿真对这类系统进行研究。使用Lagrange方程建立振动系统的动力学模型,并通过小参数法得到两电机的耦合方程,将此类振动系统的同步问题转化为小参数耦合方程零值解的存在性与稳定性问题。根据耦合方程零解的存在条件推导两直流电机达到同步运动的必要性条件,并应用Routh-Hurwitz准则得到两电机同步运动的稳定性条件。最后通过数值仿真对理论进行验证。结果表明：系统满足一定参数条件时可以实现相位差在0°和180°附近的两种稳定同步运动。     

自同步振动系统的稳定性与分岔

用偏心转子相位差角微分方程代替双激振器反向回转式自同步振动系统的运动方程，讨论了系统的平衡点稳定性和分岔特性。首先，根据振动系统的运动方程推导出关于偏心转子相位差角的微分方程。然后，基于该方程建立了同步运动的必要性条件，应用Lyapunov稳定性理论，讨论系统的平衡点稳定性及其分岔特性，最后，结合仿真，考察了系统质量、刚度参数和激振器参数的影响规律。     

不确定混沌系统自适应改进投影同步与参数估计

研究一类新混沌系统与Genesio-Tesi混沌系统的改进投影同步,并对新混沌系统未知参数进行估计。依据主动控制原理,设计了非线性控制器和参数自适应更新律,用Lyapunov稳定性理论证明了误差系统原点的渐进稳定性。数值仿真结果验证了设计的非线性控制器和参数自适应更新律的有效性及其在有界噪声干扰下的鲁棒性。     

双转子自同步系统的振动分析

同步现象广泛存在于许多工程领域中，尤其在振动机械中，同步理论得到了广泛应用，如自同步振动筛、振动输送机等。由双偏心回转式激振器驱动的平面同步振动筛可以简化为一个双转子自同步系统。本文以某典型的振动筛（ZZS4-70型）为对象，考虑两个激振器转子的驱动电机的机械特性，推导了一组双转子同步系统的动力学方程。在此基础上，定义了一个同步系数，用它来定量描述双转子回转的同步程度。对上述系统动力学模型进行仿真，采用了该型振动筛的实际参数，重点分析了其振动规律及其同步运动特征，并与实测结果进行了对比。     

滑动轴承—转子系统涡动轨道的瞬态分析

本文利用传递矩阵法建立多质量滑动轴承-转子系统的运动微分方程,考虑了油膜非线性的影响,并对此系统在不同转速区域的涡动轨道及其稳定性进行了瞬态分析。研究结果表明,在一定的系统参数条件下,滑动轴承-转子系统可以处于稳定的同步涡动或次同步涡动状态,而转子的不平衡度则是影响涡动轨道的频率、幅度及稳定性的重要因素。     

R(o)ssler混沌系统的函数投影同步

混沌同步是非线性科学中的一个重要课题.目前大多数同步都是考虑参数已知的情形,然而在实际情况下,一些系统的参数是不能事先确定的,因此考虑参数未知系统的同步就很必要.本文讨论P(o)ssler混沌系统的函数投影同步,分别考虑了参数已知和未知的两种情形,由线性系统的稳定性理论和Lyapunov稳定性理论给出了两个混沌系统渐近稳定的充分条件,并通过数值模拟说明所给方法的有效性.     

不同阶数不同维数的分数阶混沌系统的时滞混合投影同步

本文主要讨论了不同阶数不同维数的分数阶混沌系统的时滞混合投影同步.基于分数阶微积分的基本性质,将两个不同阶数的分数阶混沌系统转换为两个同阶的分数阶混沌系统.然后,利用分数阶线性系统的稳定性理论,并构造一个非线性控制器,得到了同步的一般方法.数值模拟证实了设计方法的有效性.     

模型依赖时变时滞马尔可夫跳变复杂网络的混合投影同步

复杂网络的混合投影同步已广泛应用于工程、应用数学等各个领域。本文研究了一类模型依赖时变时滞的马尔可夫跳变复杂网络的混合投影同步问题。另外,对于复杂网络中的每个响应系统,同时考虑了线性耦合和非线性耦合。基于李雅普诺夫稳定性理论和线性矩阵不等式方法,推导出复杂网络混合投影同步的充分条件。数值仿真最后证明了所提理论的有效性。本文的结果为研究复杂网络的混合投影同步和模型依赖时变时滞系统的控制提供了理论依据。     

三激振器双质体振动系统自同步特性研究

提出了一种三机驱动双质体自同步振动系统,该系统具有有效筛分面积大、占地面积小和地基受动载荷小的优点.首先,依据Lagrange方程推导出双质体振动系统的运动微分方程,并求出了其稳态解.然后,由Hamilton原理推导出系统的同步性条件和稳定性条件;运用控制变量法分析了中间弹簧刚度和电机安装位置对系统同步性以及同步相位差角的影响.研究结果表明:当系统参数满足同步性和稳定性条件时系统可以实现稳定的自同步运动,同步时上质体两电机的相位差角为0°,上质体和下质体电机间的相位差角为180°.最后,用机电耦合仿真结果验证了理论分析的正确性.研究结果为该系统的设计分析提供了理论基础.     

基于虚拟总轴的制袋机多轴同步控制系统设计

目的为了提高制袋产品质量及同步控制精度,实现产品技术升级,设计一种基于虚拟总轴的多轴同步控制系统。方法以三边封制袋机为研究对象,介绍其工艺流程及工作原理,搭建其运动控制系统拓扑结构,基于虚拟总轴同步控制策略,详细分析制袋机多轴同步控制基本原理,设计一种浮辊补偿算法,给出软件设计方法,并通过实际运行采集实验数据进行验证。结果该控制系统可以满足制袋机的运动控制要求,补偿相邻两轴间的同步误差,使得制袋系统两牵引轴间同步误差控制在0.3%左右。结论引入该策略的同步控制系统具有良好的同步性与稳定性,提高了制袋质量、精度和效率,降低次品率,较好地满足了制袋机裁切精度要求。     

多桩锤同步振动系统及同步控制策略研究

随着桩径越来越大,桩长越来越长,单台振动桩锤很难达到大直径桩基施工的功率要求,多锤联动同步振动是解决这一问题的有效方法。对多锤同步振动控制的基本原理与实现方法作了分析和探讨,在此基础上设计了基于现场总线的同步控制系统,构建了一个开放的分布式控制网络。考虑振动桩锤的工作特点和机械特性,制定了速度同步与相位同步的控制策略。仿真分析和实验均表明,设计的同步控制器响应速度快,鲁棒性强,稳定性好;这种通过现场总线互连的多锤联动系统能较好地实现同步振动,速度差与相位差均能满足工程要求     

基于神经网络 PID 的造纸机多电机同步控制研究

目的为提高生产的质量和降低纸的断头率,研究造纸机多电机同步控制的方法。方法应用Matlab/Simulink建立模型和仿真实验,分析主从同步控制结构和并行同步控制结构,在并行同步控制结构的基础上,引入基于神经网络PID算法的速度补偿器。结果仿真结果表明,引入速度补偿后,2台电机的转速逐渐上升至给定速度,且速比稳定保持在1.01。在t=2 s只有第2台电机的负载转矩发生变化时,2台电机的转速基本没有下降。结论该方法增强了造纸机多电机同步控制系统的同步跟随能力,提升了抗干扰性能,可以有效避免在造纸机运行过程中,电机负载转矩突变造成的纸张过紧断纸、过松褶皱,为造纸机多电机提供了一种新的同步控制的方法。     

The aperiodic behaviour of a rigid shaft in short journal bearings

A study is presented of the symmetrical steady-state motion of a rigid shaft supported by two ‘short’ (Ocvirk) journal bearings. The equations of motion for a balanced or unbalanced shaft were solved using numerical ‘initial value problem’ techniques. Frequency analysis, which was used to determine the components of the steady-state motion, confirmed that, for most conditions, the motion was asymptotically periodic comprising a small number of components—principally at synchronous and half synchronous frequency. However, a region of the operating space was found, in which the motion was complex and did not settle to a limit cycle. An estimate of the extent of this region is given and the suspected cause investigated.     

基于时滞惯性流形的二维平面壁板非线性气动弹性分析

详细研究了二维平面壁板的非线性气动弹性现象。采用平板的Von Karman几何大变形理论以及气动力的一阶活塞理论,推导出系统的非线性偏微分控制方程。然后,运用基于时滞惯性流形的非线性Galerkin方法求解方程,将高阶屈曲模态用低阶模态来表示并引入时间滞后,这样既保留计算精度又大幅度地节约计算时间。最后,详细数值分析了其中的气动弹性行为,分别以无量纲动压和无量纲压缩内力为分岔参数,无量纲幅值为响应给出了分岔图,发现系统存在阵发性通往混沌的途径,以及混沌区域周期窗口和自相似的特征。进一步,通过对系统的相图、位移的FFT频谱以及Lyapunov指数的分析,发现系统的动力学行为存在稳定、屈曲、谐调和非谐调运动四种典型类型,而非谐调运动又表现出倍周期运动、准周期运动和混沌运动等丰富的非线性响应,所研究结果为识别和进一步控制此类非线性气动弹性现象提供了理论依据。     

含多刚性约束的两自由度振动系统的动力学特性分析

建立了含多刚性约束的两自由度碰撞振动系统的力学模型,给出了质块于各刚性约束面黏滞运动的条件。通过多目标、多参数协同仿真,在(ω,δ)-参数平面得到了系统周期运动的模式类型和分布区域。讨论了低频域内基本周期碰撞振动群的分布区域和转迁规律,相邻基本周期碰撞振动相互转迁的不可逆性产生了两类转迁区域:舌状域和带状迟滞域。该研究分析了舌状转迁域内亚谐碰撞振动的类型和形成机理,以及系统参数对于系统周期碰撞振动在(ω,δ)-参数平面上存在类型、分布规律、转迁特点的影响。     

Sensitivity of regions of irregular and chaotic vibrations of an asymmetric rotor supported on journal bearings to structural parameters

Rotating elements supported on journal bearings are widely encountered structures in engineering practice. Most commonly, these are asymmetrically manufactured and loaded rigid rotors transmitting torque and carrying transverse as well as axial forces. Nowadays, despite high operational demands and high rotational velocities, such systems are still expected to exhibit stable working, even in the presence of small assembly deviations, light unbalance or external disturbances. The surrounding environment of a rotating machine may interact with it by kinematic excitation from vibrating foundation. This, in turn, may lead to hazardous response and the onset of irregular and chaotic motion of the rotor. The subject of the study is to find and analyze regions of the occurrence of such vibrations in the system of a rigid rotor supported in journal bearings. The bearings themselves are assumed to be non-perfectly mounted in the housing, i.e., their sleeves are inserted in rings possessing some viscoelastic properties. These properties are treated as variable parameters, and the aim is to move the regions of irregular and chaotic vibration outside the operational regime (angular velocity). The adjustability of the viscoelastic parameters may be realized by incorporation of smart materials such as piezoelectric or magnetorheological ones. The considered system is an asymmetric rigid rotor supported on two journal bearings subject to a steady kinematic excitation. The system is described by eight coupled nonlinear ordinary differential equations of motion. Results of the examinations prove that by selecting an appropriate magnitude of damping and stiffness of the bearing mountings, it is possible to enlarge the region of stable operation of the rotating system and thus secure its safety. This, however, does not mean the elimination of chaotic response at all, but only a shift of it outside the range of operational rotation speed.     

多电机无轴传动同步控制策略

目的在印刷行业中,电子轴的同步传动控制得到不断发展,通过对其多电机的同步控制策略进行研究,提高其生产效率和产品质量。方法对比现有的几种同步控制方式,并应用Matlab对这几种不同结构进行建模和仿真研究。结果通过仿真分析,发现现有的同步控制方式抗干扰性能和同步协调能力都不太理想,而偏差耦合同步控制超调量大,且主要应用于2台电机的同步,因此,提出了一种结合虚拟主轴控制方式的相邻耦合误差多电机同步控制策略。通过仿真数据分析,其达到稳定的时间和超调量都比现有的同步控制小,且抗干扰能力也得到了提高。结论该策略可以提高多电机同步控制系统的同步跟随性能和抗干扰性能,增强多电机电子轴传动的同步协调控制能力。     

大型水平轴风力发电机桨叶稳定性研究

大型水平轴风力发电机桨叶为流-刚-柔耦合的周期时变多体系统。本文暂未考虑风载荷,分析了重力载荷和桨叶预锥角、转速等因素的变化对稳定性的影响。力学建模中,考虑了桨叶挥舞、摆振、扭转和轴向运动以及根部铰的挥舞、摆振和变矩等刚体运动。利用有限元法形成5节点18自由度的刚-柔混合梁单元模型,应用Hamilton原理建立桨叶动力学方程,求得对应的摄动方程,采用Newmark隐式积分方法求解。根据Floquet理论判断运动稳定性,计算了相关转换矩阵的特征值。结果表明预锥角对桨叶运动稳定性影响不容忽视。在通常的工况下,桨叶能够稳定地运转。