转子-轴承系统中电磁阻尼器理论研究

本文对转子轴承系统中电磁阻尼器控制进行理论研究.首先给出带电磁阻尼器的一般线性多自由度转子轴承系统的振动方程;推导出电磁阻尼器产生的电磁力与线圈中的电流,转子线位移和磁性材料性能之间的关系式.然后用状态空间分析方法对振动方程进行解耦,求出受控转子轴承系统的振动响应.最后求出最优控制下反馈电流和状态量之间的关系式.     

带主动电磁阻尼器的裂纹转子系统动力学

从理论上分析了带主动电磁阻尼器的裂纹转子系统的动力特性,讨论了裂纹对带主动电磁阻尼器的转子系统稳定性及不平衡响应特性的影响。结果表明,带主动电磁阻尼器的裂纹转子系统的动力特性比无控制系统的传统裂纹转子系统的特性更为复杂。如果在主动电磁阻尼器控制系统的设计时没有考虑到裂纹的影响,那么在一定的条件下裂纹会导致带主动电磁阻尼器的转子系统失去稳定性。在转子系统中采用对转子振动高效的控制策略可能隐藏了转子系统中存在裂纹的特征,不利于裂纹的诊断。当转子系统的振动被主动电磁阻尼器完全控制时,在带主动电磁阻尼器的转子系统中只能够利用亚临界转速区响应中的2倍和3倍超谐波成份来作为诊断裂纹的指标。     

电磁阻尼器多频数字控制器的研究

研究挠性转子轴承系统在多频激励力的作用下，电磁阻尼器控制系统的设计方法。首先在物理空间下建立了系统多频受迫振动的基本方程；然后，采用信号处理和计算机控制技术，提出了多频振动主动控制规律；并用实验加以验证。结果表明：本文所设计的控制器，具有控制效果明显、稳定性好以及控制算法易在微机上实现等优点．     

电阻尼器多频数字控制器的研究

研究挠性转子轴承系统在多频激励力的作用下，电磁阻尼器控制系统的设计方法。首先在物理空间下建立系统多受迫振动的基本方程，然后，采用信号处理和计算机控制技术，提出了多频振动主动控制规律；并用实验加以验证。结果表明，本文所设计的控制器，具有控制效果明显、稳定性好及控制算法易在微机上实现等优点。     

被动式电磁阻尼器的原理和实验研究

为了简单可靠地增加系统的稳定性、抑制转子的共振峰值 ,提出了一种新型的被动式电磁阻尼器 ,它的结构类似于电磁轴承 ,但无需闭环控制 ,采用直流电工作。通过分析发现 ,电磁阻尼器线圈内由于转子涡动时变化的磁场而产生的波动电流与转子位移间的相位差是产生阻尼的原因 ,推导了波动电流、阻尼系数的计算公式。实验结果显示该阻尼器提供的阻尼能够有效地抑制共振振幅     

主动电磁轴承-柔性转子系统的不同位效应

在电磁轴承支承的柔性转子系统中，由于结构的限制，位移传感器无法安装在电磁轴承的中心位置，因而产生了传感器中心位置与电磁轴承中心位置的不同位问题。电磁轴承和位移传感器的不同位不仅会影响转子系统的振动控制性能，还会导致控制系统失稳。应用有限元法建立了电磁轴承-柔性转子系统的动力学模型；从转子系统动力学特性、开环传递函数的零极点、频率响应曲线以及根轨迹等四个角度分析了不同位对电磁轴承-柔性转子系统动力学特性的影响；用多输入多输出的状态方程确定了不稳定模态特征值的具体位置，提出了减小控制器增益和插入式自适应陷波器等抑制不稳定弯曲模态的方法；在电磁轴承-柔性转子试验台上进行了试验。仿真和试验结果表明：不同位效应会通过影响模态信号的衰减而影响转子系统的稳定性，所提出的方法可在一定程度上抑制不同位导致的弯曲模态的不稳定。     

基于不平衡识别的主动电磁轴承转子系统自动平衡

转子不平衡引起的同步振动是主动电磁轴承转子系统高速运行面临的一个主要激振源.通过对转子系统不平衡特性的分析,提出了一种基于不平衡识别的主动电磁轴承转子系统自适应自动平衡控制方法.该方法无需控制对象的传递函数,亦不影响原控制系统稳定的频率边界,通过对主动电磁轴承在线施加试探性激振信号,同时检测控制电流响应中不平衡频率成分的幅值和相位变化,直接识别出不平衡干扰的Fourier系数,产生精确的补偿信号,从而使转子绕其质心轴旋转.实验测试结果表明提出的自适应自动平衡方法对不平衡干扰有显著的抑制作用.     

可控挤压油膜阻尼器轴承主动鲁棒H^∞控制转子系统振动

在可控挤压油膜阻尼器轴承主动施力方案的基础上，用它产生的非线性油膜力主动逼近线性转子系统的次优Ｈ＾∞控制力，从而实现用中控挤压渍膜阻尼器轴承主动控制转子系统振动的目标。其中，线性转子系统振动的Ｈ＾∞控制是在衰减转子的不平衡响应和对系统结构参数不确定性的不敏感的情况下综合而成的。     

电磁轴承振动传递特性研究

通过有限元方法建立转子的仿真模型,结合电磁轴承动态模型获得整个电磁轴承支承转子闭环系统状态方程。基于该状态空间模型,计算转子受外扰力作用时轴承处力传递率频域响应、在外冲击力作用下位移响应及动态力响应,以此考察电磁轴承的振动传递特性,并与滚珠轴承进行对比。计算结果表明,电磁轴承的刚度阻尼等支承特性与滚珠轴承显著不同,其力的传递率频域响应较平缓,无滚珠轴承支承时某些频率附近的突出峰值。在冲击力作用下电磁轴承支承时,转子位移及动态轴承力振动均能较快恢复稳定状态,振动传递明显减小。     

改进式被动电磁阻尼器及其应用

为了简单可靠的增加转子轴承系统的稳定性,在线消除油膜振荡等故障、抑制振动,提出了一种利用改进的被动式阻尼器在线增加系统阻尼的方法。被动式阻尼器结构类似电磁轴承,当转子旋转时,在转子表面形成电涡流因而产生电磁阻尼,抑制转子振动,但无需闭环控制,采用直流电流工作。增加直流电可以增加阻尼,但是电流增加会使系统的刚度减小,并且也会引起阻力距和阻尼器的发热,为了提高阻尼器的阻尼特性,又要解决刚度减弱问题,在不改变电磁阻尼器结构的和静态电流的基础之上,提出了增加额外电路增加阻尼的新方法,并通过计算选择合适的额外电路元器件的参数,改进后的阻尼器阻尼效果比原始的明显增加。把改进式被动电磁阻尼器用于转子-轴承系统的油膜振荡在线消除,并与原始阻尼器的减振效果比较,实验证明：同样条件下,改进式的被动阻尼器增加外阻尼在线的消除油膜振荡故障、抑制振动效果更好。     

高速转子系统油膜涡动动力学特性及其影响因素

以某实际滑动轴承支撑下的转子轴承系统为对象,建立非线性油膜力作用下的转子轴承系统的动力学模型,应用非线性动力学理论对该系统进行动力学响应特性数值模拟,利用幅频特性曲线、分岔图、三维谱图等研究系统响应随偏心距、转速、润滑油粘度、半径间隙、轴承长度和轴颈半径等因素的变化对油膜涡动的影响规律。为工程实际中转子系统的优化设计、故障诊断、振动控制等提供参考。     

粘滞阻尼器拱桥结构减震控制研究

基于现代控制理论,将设有粘滞阻尼器耗能支撑的拱桥减震结构看作一控制系统,利用MATLAB中的SIMULINK工具箱对拱桥减震结构进行动态仿真分析,研究粘滞阻尼器参数选择以及在受到地震激励作用下该被动减震系统用于拱桥的减震效果。对粘滞阻尼器采用简化M axwell模型,就其阻尼器的阻尼系数、速度指数等参数的取值进行了详细的模拟计算与分析,证实对于算例中的拱桥结构所采用的粘滞阻尼器计算模型,在一定范围内,速度指数取0.6~0.9之间,结构反应最小。拱桥减震结构动态仿真分析结果表明:安装了粘滞阻尼耗能支撑的拱桥地震动力反应有较明显地减小。     

结构半主动变阻尼控制性能评估

研究了地震激励下结构半主动变阻尼控制的有效性。作为半主动控制系统的经典范例之一,变阻尼控制系统已经在结构控制领域得到了广泛的应用,但是近来的研究显示变阻尼控制对于抑制柔性结构的地震反应是适宜的,而对于刚性结构则是不适宜的。通过谐波分析研究了地震激励下结构振动控制的问题。计算结果显示,变阻尼控制成立的条件与结构频率并无必然联系,而是取决于结构频率与外部激励频率的比值,即就是变阻尼控制的可行性与地面运动的频谱特性是相关联的。此外,也将变阻尼控制的效果与对应的被动上限阻尼控制效果进行了对比。结果显示,在大多数情况下变阻尼控制并不能进一步提高控制效果。     

带有支座松动故障的转子-轴承系统碰摩的可靠性分析

 针对存在支座松动和碰摩的耦合故障转子-轴承系统,采用短轴承非稳态油膜模型和线性碰摩模型建立转子-轴承系统的动力学方程,应用矩阵微分理论、二阶矩技术、矩阵摄动理论和Kronecker代数方法系统地研究了此耦合故障转子-轴承系统的随机响应问题.应用四阶矩技术和Edgeworth级数展开,对耦合故障转子-轴承系统碰摩的可靠性进行了研究,并求出了数值解,给出了可靠性曲线.     

粘弹铅芯阻尼器在控制输电塔风振反应中的应用

以晋东南~南阳~荆门1000kV输电线路中最常用输电塔为例,为高柔的风敏感结构,有必要对其抗风性能进行分析。以此为工程背景,采用了双层粘弹性材料和铅组合的粘弹铅芯阻尼器进行风振控制。为了不削弱塔杆,将粘弹铅芯阻尼器平行于角钢并联安装于塔杆上,对其具体构造进行了初步地设计。然后根据本工程输电塔的特点,对单塔和塔线耦合体系采用7种方案进行粘弹铅芯阻尼器的布置。编制了风速模拟程序,模拟了适用于本工程的横线向脉动风速场。采用时程分析方法,针对7种阻尼器布置方案计算了单塔和塔线耦合体系在模拟的风荷载作用下的风振响应,进行了时域内的控制效果分析。计算结果表明,所设计的控制系统达到了很好的减振效果,为将来的试验和安装提供了较为准确的理论依据。     

调液阻尼器对偏心结构扭转耦联振动控制的研究

该文利用调液阻尼器来控制偏心结构在地震作用下的扭转耦联振动。首先建立起控制体系的运动方程及时域内的求解方法。以一个8层偏心钢结构为算例,在结构顶层沿两个主轴方向正交放置两个调液柱型阻尼器,并在结构质心处安放一个环形调液阻尼器。基于该文给出的优化目标函数和遗传优化算法,对调液阻尼器的参数进行优化设计。最后对结构输入不同场地类型的地震波,在时域内分析调液阻尼器对结构扭转耦联振动的减振作用。分析结果表明:合理设计调液阻尼器的有关参数,能使其有效控制结构的平-扭耦联振动。     

考虑摩擦效应的颗粒阻尼器力学模型研究及参数分析

颗粒阻尼具有高度非线性特性且影响因素复杂,在土木工程减振控制的研究和应用处于简单理论探究与实验阶段,尚未形成成熟可靠的理论对实际设计和应用进行指导。在阻尼颗粒未发生堆积时,考虑阻尼颗粒与阻尼器腔体之间的碰撞过程和摩擦效应,构建一种颗粒阻尼器-单自由度结构系统力学模型,并求得该力学模型在简谐激励下位移响应的解析解。该模型能够充分反映颗粒阻尼器的碰撞和非碰撞过程,其相轨迹可以体现颗粒阻尼器的复杂非线性特征。通过单层钢框架在简谐激励下的电磁振台试验对颗粒阻尼器的理论及运动特性进行验证,证明该理论模型的合理性和解析结果的正确性。最后对颗粒阻尼器进行颗粒质量、激振幅值、激振频率和阻尼颗粒运动间隙的参数分析,并与已有冲击阻尼器模型进行对比,结果表明所构建的力学模型能更加合理地评价颗粒阻尼器的减振性能。     

双盘悬臂裂纹转子-轴承系统的动力学分析

在考虑了非线性油膜力的基础上 ,建立了双圆盘立式悬臂裂纹转子 -轴承系统横向振动的动力学模型 ,利用Runge- Kutta法对该系统的动力学行为进行了数值研究 ,分析了该系统在有无裂纹两种情况下的分岔与混沌特性 ,通过对系统分岔图、Poincare截面图和幅值谱的分析 ,发现裂纹对该系统的动力学特性影响很大。由于油膜力和裂纹耦合的强非线性作用 ,在它的谱图上出现了 1/ 2、1/ 3等分频谱线     

拟负刚度与粘滞阻尼混合减振结构的动力特性与减振效果分析

对拟负刚度与粘滞阻尼混合减振结构的动力特性与减振效果进行了研究。首先,通过加速度放大系数和位移放大系数对拟负刚度与粘滞阻尼混合减振结构的动力特性进行分析。其次,通过反应谱对地震作用下拟负刚度与粘滞阻尼混合减振结构的减振效果进行分析,并与粘滞阻尼减振结构的减振效果进行比较。研究结果表明：拟负刚度控制能够延长结构的等效周期;当结构周期较长时,拟负刚度与粘滞阻尼混合减振结构对绝对加速度和相对位移的减振效果好于粘滞阻尼减振结构。