Bearing dynamic parameters identification for a sliding bearing-rotor system with uncertainty

Bearing dynamic parameters of a sliding bearing-rotor system are important factors to the vibration absorbing characteristics. It is a valuable method to identify bearing dynamic parameters based on the unbalance response. Nevertheless, in Engineer, the unbalance parameters are uncertain due to the structural complexity and manufacturing or measuring error. Thus, developing an efficient method to estimate the bearing dynamic parameters for the uncertain unbalance parameters seems more important and necessary. This paper presented an inverse method for identifying stably the bounds of bearing dynamic parameters with uncertain unbalance parameters based on dynamic load identification method and the interval analysis .In the method, bearing dynamic parameters identification problem is formulated as the oil film force reconstruction by considering the oil film supports as rotor load boundary conditions; the midpoint oil film force and the first derivative to each uncertain unbalance parameter need be calculated with the interval analysis; the bounds of bearing dynamic parameters can be finally identified based on the interval mathematics. Finally, the efficiency and robustness of the proposed method are verified by a numerical example.     

基于不平衡响应的磁悬浮轴承刚度阻尼辨识方法研究

磁悬浮轴承的支承特性对转子轴承系统的临界转速、不平衡响应、稳定性有着非常重要的影响。研究一种基于不平衡响应辨识磁悬浮轴承刚度和阻尼的方法。首先使用MSC.Patran建立磁悬浮轴承转子有限元模型;使用Matlab软件实现基于不平衡响应辨识磁悬浮轴承刚度阻尼的基本原理;然后用有限元模型进行仿真辨识来验证该方法的可行性;并对一个五自由度的磁悬浮轴承试验台进行基于不平衡响应的磁悬浮轴承刚度阻尼的辨识试验研究。最后,为了检验辨识结果的正确性,赋予转子有限元模型试验辨识的磁悬浮轴承的刚度和阻尼,进行仿真与试验的系统不平衡响应对比,结果两者基本一致,表明该方法可以有效地辨识磁悬浮轴承的刚度和阻尼。     

进动分解及其在转子动平衡中的应用

当转子各向刚性存在明显差异时,传统的基于单向传感器测量的转子平衡方法其效果受方向影响,平衡效果不稳定.本文提出一种针对影响系数法的改进方法,该方法采用基于双传感器的信息融合方法,将不平衡响应椭圆分解为正进动和反进动圆,并以正进动圆的幅值和初相位作为不平衡响应,取代传统的单传感器测得的响应进行转子平衡,取得了良好的效果. 数值模拟的结果表明：在忽略非线性因素情况下,改进方法与传统方法数值趋于一致,且高度兼容;实验验证结果表明：改进方法计算结果客观唯一,精度更高.     

基于EMD-DCS的滚动轴承伪故障特征识别方法

伪故障特征是健康零部件振动信号中具有的故障特征,伪故障特征是由系统内故障零部件引起的。由于滚动轴承伪故障特征与故障特征具有相似性,针对转子-轴承系统中滚动轴承伪故障特征识别问题,提出一种基于经验模式分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)和循环平稳度(Degree of Cyclostationarity,DCS)的伪故障特征识别方法。利用滚动轴承健康信号和伪故障信号对比分析基于单通道伪故障信号进行滚动轴承故障诊断的技术难点;建立了考虑滚动轴承打滑率的转子-轴承系统动力学模型;利用时频分析方法和循环平稳分析方法对滚动轴承伪故障特征进行分析;给出了基于EMD-DCS的滚动轴承伪故障特征识别流程;在滚动轴承故障模拟实验台上开展了滚动轴承伪故障特征识别实验。实验结果表明:基于EMD-DCS的滚动轴承伪故障信号识别方法可以有效区分滚动轴承故障特征与伪故障特征。该研究工作对于提高滚动轴承故障诊断准确率、保障设备安全运行具有理论意义和实际应用价值。     

混沌激励下振动系统的非线性参数识别

本文对基于时-频相结合的非线性振动系统的参数识别问题进行了研究。首先建立含非线性参数单自由度振动系统的力学模型,将已知非线性系统产生的混沌响应作为该系统的激励, 假定其响应有若干不稳定的周期轨道组成,从混沌响应的状态空间中提取出近似周期轨道, 采用谐波平衡法识别出系统的参数,然后对识别出的参数进行误差分析。最后通过数值模拟,验证了混沌信号作为激励源对非线性系统进行参数识别的可行性。     

转子振动的前馈自学习控制

针对转子轴承系统由不平衡引起的振动，提出不需建立对象数学模型、能够在转子工作转速下进行实时在线主动控制的前馈自学习控制方法。对这种控制方法在转子不停车的情况下自动实现不平衡振动的识别和控制过程的理论及算法进行了论述和推导。最后在单盘对称转子轴承系统上进行了实验验证，实验结果证明该基于减振原理的控制方法对不平衡振动具有较好的抑制能力。     

系统非线性参数识别的松驰法

研究了非线性参数系统模型的识别问题,通过引入求解线性方程的松驰法思想,构造了一类新的迭代识别算法。算例表明此方法具有很好的参数识别精度,并且具有概念清楚,易于编程等特点,为非线性系统模型参数的识别问题提供了新的思路。     

锤片式粉碎机转子结构动态优化设计

运用有限元法对锤片式粉碎机进行了动力学分析,得到了转子的固有频率、模态振型及不平衡响应等动态特性参数。利用灵敏度分析技术研究了各结构参数对转子动态性能的影响程度。以转子重量和不平衡振动响应为状态变量,以转子的固有频率为目标函数对结构进行了动态优化设计。优化结果表明,转子动态性能得到明显改善,为解决粉碎机的振动问题提供了有效的途径。     

薄壁机匣发动机轴承位置不平衡响应矢量逆推方法

整机动平衡相较传统工艺动平衡可大幅提高整机不平衡振动控制效率;由于发动机振动测点位于薄壁机匣支承结构表面,无法直接测得轴承位置的不平衡响应矢量,使整机动平衡难度增大。为此,提出一种基于机匣外部测振信号的轴承位置不平衡响应矢量逆推方法;虑及薄壁机匣支承结构动力特性的影响,通过仿真分析结合试验获得测点振动响应与轴承位置不平衡激励之间的影响函数矩阵;利用该函数矩阵及机匣外部振动测点实测响应逆推轴承位置不平衡响应矢量。通过对典型双转子发动机高保真机匣系统的数值仿真分析,验证了该方法的有效性;对于实现发动机转子不平衡矢量逆推以及整机振动控制具有工程应用价值。     

前后向时间序列模型联合估计的时变结构模态参数辨识

为提高时变结构模态参数辨识精度和抗噪声能力,提出一种前后向泛函向量时变自回归滑动平均（FS-VTARMA）时间序列模型联合估计的模态参数辨识方法。首先建立前后向FS-VTARMA模型联合估计的均方误差形式的费用函数,其次引入非平稳信号中前向模型和后向模型估计系数的近似共轭关系,再利用两步最小二乘法（2SLS）得到时变模型系数,最后把时变模型特征方程转换为广义特征值问题提取出模态参数。利用时变刚度系统非平稳振动信号验证该方法,结果表明：能有效地克服前向模型估计中模态参数一步延迟以及起始时刻无法准确获得,以及后向模型估计中模态参数一步超前以及终止时刻无法准确获得的缺点,具有更高的模态参数辨识精度和更强的抗噪声能力。     

《微动隔振平台参数摄动对模态参数的影响》

针对六自由度微动隔振平台参数模型的辨识问题,分析了六自由度隔振平台的模态参数辨识方法,并基于参数摄动重分析方法,仿真分析了微动隔振平台理论模型中参数的摄动引起的模态参数的改变,以及在模态实验中对模态参数辨识精度的影响。仿真分析表明：同向支撑刚度不等使得部分原本不耦合的模态之间产生了弱耦合作用,使得系统模态频率和振型均有不同程度的变化;垂向重心位置摄动对平台模态频率的影响较大;支撑刚度及垂向重心位置偏差对模态频率的辨识影响较小,而对模态振型的辨识精度有较明显影响。     

多级齿轮传动转子系统的模态缩减与振动特性分析

提出了一种适用于多级齿轮传动转子系统的模态缩减法,以某透平驱动水泵系统为研究对象,采用有限元法建立了系统的动力学模型,并利用模态缩减法减少了系统自由度.在此基础上研究了系统的固有特性、不平衡量与静态传递误差引起的稳态响应、启动状态下的瞬态响应以及稳定运转下突加不平衡时的瞬态响应.结果表明,在计算系统的固有频率和稳态响应...     

随机子空间识别在悬索桥实验模态分析中的应用

为了从大型悬索桥的脉动实验结果得出精确的结构动力特性,以便进行结构的抗风、抗震研究和实时监测,本文利用随机子空间系统识别方法对虎门悬索桥进行了模态分析。这种时域识别方法基于状态空间模型,仅利用结构输出反应,避免了传统的人工识别和迭代过程,但必须利用稳定图形确定模型阶数。同有限元数值计算结果作比较后可看出,该法能识别出10个频率在0.5Hz以下的自振频率,并且可得到较好的结构阻尼,说明随机子空间系统识别方法是分析大型桥梁脉动实验特征参数的有力工具。     

Jeffcot转子-滑动轴承系统不平衡响应的非线性仿真

本文用动力仿真法考察了 Ｊｅｆｆｃｏｔ 转子椭圆轴承系统的不平衡响应。计入了轴承油膜力的非线性。仿真计算前,先以非定常雷诺方程和雷诺破膜条件为依据,生成了轴瓦非定常油膜力数据库。用龙格库塔法对运动方程作步进积分,同时反复对轴瓦力数据库进行插值以获得轴承力的瞬时值。考察了支撑于一对椭圆轴承上的 Ｊｅｆｆｃｏｔ 转子的不平衡响应。所得的动力学行为以及转子和轴颈的涡动轨迹,均与线性动力学（以轴承的线性化动特性系数为依据）所得的结果相比较。两者虽在很小的不平衡量下吻合良好,但凡当不平衡量不是很小时就有显著差别。可见有必要计入油膜力的非线性,特别是当需要计算大不平衡量下的不平衡响应时。     

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。     

有限维线性系统参数辨识问题

本文考虑一维输入输出有限维线性系统参数辨识问题。该问题源于电机系统的参数辨识。首先我们对简单参数形式的线性时不变动态系统,给出了一种精确辨识方法,并给出了这种辨识方法的误差界。这种方法能够保证辨识出的参数是最佳的;而且不用求解对应的非线性最小二乘问题,只需求一元多项式的根,从而大大减少计算量。接着我们考虑了复合参数形式的线性时变系统参数辨识问题,给出了一种近似辨识方法,并导出了该方法的误差界;该方法本质是通过求解非线性最小二乘问题来辨识参数。对于测量存在误差、误差服从区间分布的线性系统,我们给出了其等价的确定性问题,并给出了几个算例。计算结果表明,本文给出的参数辨识方法是有效的。     

高层建筑损伤识别中的补偿算法

本文在已有研究工作的基础上，提出了处理激励测量信息不完备情况下的补偿算法。此方法主要针对高层建筑动力检测中强迫激励的情况，是一种基于时域的识别方法，该方法实际上是利用客观工程实际中结构系统激励所具有的物理持征作为识别计算的辅助条件，来解决测量信息的不完备性问题。算例分析表明了该方法的可行性。     

Application of active magnetic bearings for in situ flexible rotor residual balancing using a novel generalized influence coefficient method

An identification algorithm for the estimation of residual unbalances is developed for a flexible rotor-bearing system integrated with an active magnetic bearing (AMB). The main advantage of the present methodology is that it can be applied in situ and also with safe traversal of resonances during run-up. The flexible rotor-AMB system is modelled by the finite element method, considering randomly distributed residual unbalances along with disc discrete residual unbalances. In order to obtain equivalent discrete unbalances at limited disc locations for the balancing of the flexible rotor system, a generalized influence coefficient method (GICM) is proposed. Equivalent unbalances obtained at discrete balancing planes are used to check the reduction in unbalance responses. The proposed algorithm is compared with the conventional influence coefficient method (CICM) without AMB to check the accuracy and consistency of the estimated values of residual unbalances. The values estimated by both methods are found to be consistent, while the GICM has an advantage of using AMB for the safe operation of the unbalanced rotor at high speeds during measurements. In order to have a suitable discrete position of AMB (for effective estimation of residual unbalances), various rotor system models are considered with different positions of the AMB.     

基于ARMAX模型及MA参数修正的框架结构动态参数识别

结构动态参数识别和特征提取是工程，特别是重大工程质量和寿命全过程监控的核心研究内容，本文用ARMAX模型对结构的输出数据建模，然后识别结构的步和阻尼，在识别过程中为了消除相位多值性而带来的ARMAX模型对结构的输出建模，然后识别结构的频率和阻尼进行识别，最后对此方法在十六层框架结构模型上进行了试验验证，计算结果表明，该方法获得较好的效果。     

基于Mindlin理论的Winkler地基参数动态Bayes识别

基于Bayes理论,提出了Winkler地基参数的动态识别方法。引入Mindlin理论,并利用考虑横向剪切效应板的基本方程,推导了Winkler地基上Mindlin板的控制微分方程。应用Fourier变换技术,推求了Winkler地基上简支板的Fourier闭式解。首次建立了Winkler地基参数的动态Bayes误差函数,推导了地基参数的动态Bayes均值和方差表达式,提出步长的一维自动寻优方案后,并结合共轭梯度法给出了Winkler地基参数的动态Bayes识别步骤。研究表明:动态Bayes识别方法能有效地动态识别Winkler地基参数;Winkler地基参数的收敛性依赖于地基参数先验信息的准确性和考察点位移实测资料的准确性;动态Bayes方法也可用于其它地基模型地基参数的动态识别。