链式货运单索横向振动控制研究

发布时间：2017-04-07 23:10

  本文关键词：链式货运单索横向振动控制研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：链式单索货运索道在复杂地形条件下铺设灵活,能够满足山地丘陵果园货物运输的需求。牵引链索在工作过程中处于非稳态,会不可避免地产生横向周期性激振,风荷载、链索的多边形效应以及时变索力等不确定因素的影响会使激振运动更趋复杂。链索横向振动如不加以抑制,将对索道系统的运行安全性和可靠性带来不利的影响,甚至可能造成灾难性后果。本文以山地果园链式货运单索的横向振动控制为研究对象,利用Hamilton原理构建了单跨度内行进链索与右边界振动控制器耦合的数学微分方程。采用Crank-Nicolson半显示数值离散方法和四阶龙哥库塔法进行方程数值求解,MATLAB数值仿真的结果表明该数值离散方法对复杂链索振动微分方程的求解切实有效。为研究风荷载对行进链索横向振动特性的影响,仿真分析了行进链索在不同风速的定常风和不同类型的时变风作用下横向振动特性,利用设计的风荷载试验平台和链索横向振动图像采集装置试验对比研究了不同风荷载条件下链索的横向振动特性。研究结果表明,低速的定常风起到气动阻尼的作用,横向振动幅值减小并呈收敛趋势。脉冲形和正弦形时变风的周期性激励均对振动的幅值变化有一定影响。考虑到链索通过托索装置时产生的多边形效应对其横向振动的影响,对模型方程进行了修正,基于Lyapunov稳定性原理分别设计了恒定索力状态下边界干扰情况未知和已知条件下的控制规律。数值计算结果表明,设计的控制规律可以有效的抑制行进链索的横向振动,若多边形效应引起的边界干扰作用不确定,链索的横向振动最终稳定在较小的安全振动幅度内,若边界干扰明确,链索的横向振动会快速收敛到零。根据链索货运试验系统的特点及控制规律的需求,设计了右边界作动器并对控制规律进行了试验验证,试验结果表明,所设计的控制规律可以有效抑制链索的横向振动。因货运系统索力、当量线密度与作动器的阻尼系数存在不确定性,本文设计了索力PID自动调节装置,利用右边界自适应控制器与索力模糊控制对链索横向振动进行耦合抑制,通过数值仿真验证了控制规律的有效性。本文为行进链索的振动控制与稳定性分析提供了依据,在悬索类结构研究领域具有一定的理论意义和应用价值。
【关键词】：行进链索 山地果园 货运系统 振动控制
【学位授予单位】：华南农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S229.1;TB535
【目录】：

• 摘要2-3
• Abstract3-7
• 1 绪论7-14
• 1.1 研究目的与意义7-10
• 1.2 国内外研究概况10-12
• 1.2.1 丘陵山地果园货运系统的发展10-11
• 1.2.2 弦线振动控制研究进展11-12
• 1.3 本课题主要研究内容与方法12-14
• 2 链式货运单索系统的动力学模型研究14-32
• 2.1 链式货运单索动力学模型的建立14-17
• 2.2 链式货运单索动力学模型的数值求解17-20
• 2.3 风荷载作用下行进链索横向振动研究20-30
• 2.3.1 数值仿真分析20-23
• 2.3.2 试验装置23-29
• 2.3.3 试验验证29-30
• 2.4 本章小结30-32
• 3 恒定索力的链式货运单索横向振动控制32-47
• 3.1 基于Lyapunov方法的链式货运单索横向振动控制32-38
• 3.1.1 链式货运单索模型方程32-33
• 3.1.2 Lyapunov函数的构建33-34
• 3.1.3 控制规律的设计34-38
• 3.2 数值仿真及试验验证38-46
• 3.2.1 数值仿真38-40
• 3.2.2 试验装置40-45
• 3.2.3 振动控制试验45-46
• 3.3 本章小结46-47
• 4 时变索力的链式货运单索横向振动控制47-59
• 4.1 索力自动调节装置设计47-54
• 4.1.1 机械结构47-48
• 4.1.2 控制电路48-50
• 4.1.3 张紧PID算法50-52
• 4.1.4 索力模糊调节52-54
• 4.2 货运单索横向振动的自适应控制54-58
• 4.2.1 自适应控制器54-56
• 4.2.2 数值仿真56-58
• 4.3 本章小结58-59
• 5 结论与讨论59-62
• 5.1 结论59-60
• 5.2 讨论60-62
• 致谢62-63
• 参考文献63-68
• 附录 攻读硕士学位期间的科研活动与成果68-69

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：291529