时滞转子在线自动平衡控制方法及应用
发布时间：2021-07-27 06:13
转子不平衡是导致转子振动的一个主要原因,转子的振动会影响机械设备的运转状况和精度,严重时会导致安全事故,危及工作人员的生命安全。相对于传统的离线平衡技术,转子在线自动平衡技术能够在不停机的情况下完成转子的平衡操作,抑制转子的振动,实现了旋转机械高效平稳地运行。然而,转子在线自动平衡过程中会存在时滞,时滞会影响转子在线自动平衡控制的性能。本文考虑控制过程中的时滞影响,对转子在线自动平衡控制方法进行研究,研究的主要内容如下:首先,建立时滞转子在线自动平衡控制系统的动力学模型,在动力学模型的基础上,构建控制系统时滞辨识的优化模型,提出了一种改进的果蝇优化算法对控制系统的时滞参数进行辨识,并通过仿真实验验证该方法能够高效准确地辨识控制系统中的时滞。其次,提出了一种改进Smith预估控制的时滞转子在线自动平衡控制方法,根据建立的含时滞的系统动力学模型,构建Smith预估器以消除控制系统中的时滞影响,引入单神经元PID控制技术和模糊控制技术实现了PID控制器的参数和增益的自适应调整,提高了控制器的性能,并通过仿真实验验证该方法的有效性,该方法能够有效地抑制转子振动。再次,提出了一种基于LQR的时滞...
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
输入输出隶属度函数
规则满足以下条件：当系统的偏差比较大时，选择较大的控制良好的跟踪能力；当系统的偏差和偏差率大小适中时，选择较系统的超调；当偏差比较小时，选择稍大的增益，保证系统的力。解模糊操作采用工业中常用的重心法。模糊控制器输出曲 所示。
自动平衡控制。选用的转子系统的参数如下：转子圆盘的质量为 m=1.5kg，转子系统的弯曲刚度为 k=2000N/m，转子系统的阻尼系数为 c=0.2Ns/m，转子系统的偏心距为 e=0.002m，转子系统的转速为 n=3000r/min，转子系统的时滞为 τ=0.01s，采样时间 T=0.0001s。根据转子系统的参数以及采样时间 T=0.0001s，可以计算得到转子系统的离散传递函数 H(z)：9 923.333314814885597 10 3.333300000179421 10( )1.999973333525925 +0.999986666755555zH zz z (3.22)根据式(3.23)可以计算得到转子系统在未加控制力时转子的振动幅值，转子的振动幅值为 2.03mm。22 2 2( ) ( )x ymeD Dk m c (3.23)本文设计的模糊自整定单神经元 PID 控制器仿真模型如图 3.11 所示，利用模糊控制器对单神经元 PID 的增益进行整定。
【参考文献】：
期刊论文
[1]电动车辆ABS的改进线性二次型最优控制[J]. 王骏骋,何仁. 哈尔滨工业大学学报. 2018(09)
[2]转子单平面在线主动平衡影响系数表法建模及仿真[J]. 樊红卫,史必佳,景敏卿. 机械科学与技术. 2018(08)
[3]基于磁流变阻尼器的双跨轴系PID振动控制研究[J]. 郭咏雪,何立东,王锎. 北京化工大学学报(自然科学版). 2018(03)
[4]考虑控制时滞的主动悬架离散系统最优控制[J]. 高小林,曹青松. 噪声与振动控制. 2018(S1)
[5]一阶惯性大时滞系统Smith预估自抗扰控制[J]. 王永帅,陈增强,孙明玮,孙青林. 智能系统学报. 2018(04)
[6]过热蒸汽温度系统的Smith预估补偿自抗扰控制[J]. 董子健,邢建,石乐,王朔. 电力科学与工程. 2017(09)
[7]改进人工鱼群算法及其在时滞系统辨识中的应用[J]. 曹法如,冯茂林. 工程科学学报. 2017(04)
[8]不确定分数阶时滞混沌系统自适应神经网络同步控制[J]. 林飞飞,曾喆昭. 物理学报. 2017(09)
[9]Time-delay identification for vibration systems with multiple feedback[J]. Yi-Qiang Sun,Meng-Shi Jin,Han-Wen Song,Jian Xu. Acta Mechanica Sinica. 2016(06)
[10]永磁型无轴承电机自适应振动抑制控制[J]. 张涛,倪伟,莫丽红,贾红云. 振动与冲击. 2016(20)
博士论文
[1]粒子群算法研究及其工程应用案例[D]. 邵晴.吉林大学 2017
[2]基于DSP的自动平衡控制理论与方法研究[D]. 赵庆亮.北京化工大学 2012
[3]基于线性二次型最优控制的光伏并网发电系统的研究[D]. 李春玲.天津大学 2012
硕士论文
[1]车载飞轮电池的新型PID控制策略研究[D]. 谈玉龙.南京航空航天大学 2018
[2]转子主动平衡控制方法研究[D]. 贾志远.合肥工业大学 2017
[3]旋转机械故障诊断与现场动平衡系统研发[D]. 凡非龙.浙江大学 2015
[4]果蝇优化算法及其应用研究[D]. 霍慧慧.太原理工大学 2015
[5]结构振动的时滞鲁棒控制及其实验研究[D]. 赵童.上海交通大学 2012
[6]刚性转子在线动平衡测试技术研究[D]. 徐德强.哈尔滨工业大学 2010
[7]转子在线自动平衡技术控制原理及工程应用中的研究[D]. 王宁.北京化工大学 2008
[8]时滞反馈控制对悬臂输液管系统稳定性的影响[D]. 袁芳.同济大学 2008
本文编号：3305248
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
输入输出隶属度函数
规则满足以下条件：当系统的偏差比较大时，选择较大的控制良好的跟踪能力；当系统的偏差和偏差率大小适中时，选择较系统的超调；当偏差比较小时，选择稍大的增益，保证系统的力。解模糊操作采用工业中常用的重心法。模糊控制器输出曲 所示。
自动平衡控制。选用的转子系统的参数如下：转子圆盘的质量为 m=1.5kg，转子系统的弯曲刚度为 k=2000N/m，转子系统的阻尼系数为 c=0.2Ns/m，转子系统的偏心距为 e=0.002m，转子系统的转速为 n=3000r/min，转子系统的时滞为 τ=0.01s，采样时间 T=0.0001s。根据转子系统的参数以及采样时间 T=0.0001s，可以计算得到转子系统的离散传递函数 H(z)：9 923.333314814885597 10 3.333300000179421 10( )1.999973333525925 +0.999986666755555zH zz z (3.22)根据式(3.23)可以计算得到转子系统在未加控制力时转子的振动幅值，转子的振动幅值为 2.03mm。22 2 2( ) ( )x ymeD Dk m c (3.23)本文设计的模糊自整定单神经元 PID 控制器仿真模型如图 3.11 所示，利用模糊控制器对单神经元 PID 的增益进行整定。
【参考文献】：
期刊论文
[1]电动车辆ABS的改进线性二次型最优控制[J]. 王骏骋,何仁. 哈尔滨工业大学学报. 2018(09)
[2]转子单平面在线主动平衡影响系数表法建模及仿真[J]. 樊红卫,史必佳,景敏卿. 机械科学与技术. 2018(08)
[3]基于磁流变阻尼器的双跨轴系PID振动控制研究[J]. 郭咏雪,何立东,王锎. 北京化工大学学报(自然科学版). 2018(03)
[4]考虑控制时滞的主动悬架离散系统最优控制[J]. 高小林,曹青松. 噪声与振动控制. 2018(S1)
[5]一阶惯性大时滞系统Smith预估自抗扰控制[J]. 王永帅,陈增强,孙明玮,孙青林. 智能系统学报. 2018(04)
[6]过热蒸汽温度系统的Smith预估补偿自抗扰控制[J]. 董子健,邢建,石乐,王朔. 电力科学与工程. 2017(09)
[7]改进人工鱼群算法及其在时滞系统辨识中的应用[J]. 曹法如,冯茂林. 工程科学学报. 2017(04)
[8]不确定分数阶时滞混沌系统自适应神经网络同步控制[J]. 林飞飞,曾喆昭. 物理学报. 2017(09)
[9]Time-delay identification for vibration systems with multiple feedback[J]. Yi-Qiang Sun,Meng-Shi Jin,Han-Wen Song,Jian Xu. Acta Mechanica Sinica. 2016(06)
[10]永磁型无轴承电机自适应振动抑制控制[J]. 张涛,倪伟,莫丽红,贾红云. 振动与冲击. 2016(20)
博士论文
[1]粒子群算法研究及其工程应用案例[D]. 邵晴.吉林大学 2017
[2]基于DSP的自动平衡控制理论与方法研究[D]. 赵庆亮.北京化工大学 2012
[3]基于线性二次型最优控制的光伏并网发电系统的研究[D]. 李春玲.天津大学 2012
硕士论文
[1]车载飞轮电池的新型PID控制策略研究[D]. 谈玉龙.南京航空航天大学 2018
[2]转子主动平衡控制方法研究[D]. 贾志远.合肥工业大学 2017
[3]旋转机械故障诊断与现场动平衡系统研发[D]. 凡非龙.浙江大学 2015
[4]果蝇优化算法及其应用研究[D]. 霍慧慧.太原理工大学 2015
[5]结构振动的时滞鲁棒控制及其实验研究[D]. 赵童.上海交通大学 2012
[6]刚性转子在线动平衡测试技术研究[D]. 徐德强.哈尔滨工业大学 2010
[7]转子在线自动平衡技术控制原理及工程应用中的研究[D]. 王宁.北京化工大学 2008
[8]时滞反馈控制对悬臂输液管系统稳定性的影响[D]. 袁芳.同济大学 2008
本文编号：3305248
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