主动混合滑动轴承—转子系统运动轨迹控制技术研究

发布时间：2021-05-13 10:46

　　非圆异型截面零件的加工在机械制造行业中占据着一个重要的地位。本文以动静压混合滑动轴承-转子系统的主轴运动轨迹控制为出发点,研究了主动节流混合滑动轴承系统及其转子运动轨迹的控制技术,以期为非圆异型机械零件的加工提供一条新途径,并相应地进行了有关的理论模型分析、仿真和实验研究。综合分析了传统的非圆零件加工和数控加工方法及各种微进给伺服机构装置,首次提出了通过控制混合滑动轴承-转子系统运动轨迹的方法,来实现主轴的非圆定轨迹回转运动的新思路,以期为非圆异型机械零件加工开辟新途径。其实现思路是通过主动伺服节流控制技术,实时调节流入动静压混合轴承油腔的流体流量和压力,进而影响轴承封油面上的油膜压力分布,得到可控的油膜合力,以达到控制主轴的运动状态和轨迹的目的。进行了动静压混合轴承系统的基本理论研究。基于典型的4油腔动静压混合轴承-主轴系统,研究建立了主动滑动轴承系统的理论模型,建立了主轴的运动模型和动力学模型,导出了主轴倾转情形下轴承油膜压力分布的Revnolds方程和小孔节流轴承各油腔的流量平衡方程。设计建立了一种适用的液压伺服控制结构,并相应地给出了雷诺方程边界条件的修正方式。为全文的研究工作... 

【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：166 页

【学位级别】：博士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 研究背景及目的意义
    1.2 动静压混合轴承的研究进展
        1.2.1 流体润滑理论的研究
        1.2.2 轴承结构的研究
        1.2.3 节流技术的研究
    1.3 主动滑动轴承的研究进展
        1.3.1 几何参数及膜厚控制
        1.3.2 流变流体
        1.3.3 主动节流及供油控制
    1.4 轴承主动控制技术概述
        1.4.1 PID控制
        1.4.2 最优控制
        1.4.3 自适应控制
        1.4.4 鲁棒控制
        1.4.5 智能控制
    1.5 本文的主要研究内容
第2章 主动混合轴承-转子系统的理论模型
    2.1 轴承系统整体结构
    2.2 轴承系统建模分析
        2.2.1 转子运动描述
        2.2.2 转子动力学方程
        2.2.3 转子受力分析
        2.2.4 Reynolds方程
        2.2.5 流量平衡方程
        2.2.6 液压控制系统
    2.3 Reynolds方程的求解
        2.3.1 网格划分与方程离散
        2.3.2 边界条件
        2.3.3 数值计算
    2.4 本章小结
第3章 主动混合轴承的可控性分析
    3.1 轴承特性系数
    3.2 轴承特性系数的计算
        3.2.1 扰动压力 Reynolds方程
        3.2.2 扰动流量方程
    3.3 轴承可控性的影响因素分析
        3.3.1 油腔尺寸对轴承可控性的影响
        3.3.2 节流比对轴承可控性的影响
        3.3.3 速度参数对轴承可控性的影响
        3.3.4 节流类型对轴承可控性的影响
    3.4 本章小结
第4章 主动混合轴承系统的自适应模糊滑模控制
    4.1 T-S模糊模型
        4.1.1 非线性系统的 T-S模糊模型描述
        4.1.2 T-S模糊模型的建立
    4.2 自适应模糊滑模控制
        4.2.1 常规滑模控制
        4.2.2 自适应模糊滑模控制
    4.3 混合轴承系统的自适应模糊滑模控制
        4.3.1 轴承系统的 T-S模型
        4.3.2 滑模控制器
        4.3.3 仿真研究
    4.4 本章小结
第5章 主动混合轴承系统的自适应离散滑模控制
    5.1 系统离散模型描述
    5.2 离散滑模控制
        5.2.1 准滑模控制
        5.2.2 自适应滑模控制
    5.3 仿真研究
    5.4 本章小结
第6章 主动混合轴承系统的轨迹控制实验
    6.1 实验方案
        6.1.1 实验系统构成
        6.1.2 液压系统
        6.1.3 电涡流传感器的标定
        6.1.4 轴承实验台的调整
        6.1.5 主要实验参数
        6.1.6 控制系统
    6.2 实验结果及分析
        6.2.1 系统初步辨识
        6.2.2 振动控制
        6.2.3 轨迹跟踪
        6.2.4 结果分析
    6.3 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的学术论文
致谢
外文论文
学位论文评阅及答辩情况表


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于GMM的活塞异形销孔加工原理研究[J]. 翟鹏,张承瑞,王海涛,秦磊,王新亮.  压电与声光. 2007(01)
[2]电磁轴承μ鲁棒控制[J]. 吕慎刚,蒋书运.  机械工程学报. 2007(01)
[3]一种镗削用高频响精密伺服刀杆的动态设计[J]. 翟鹏,张承瑞,刘世英,王海涛.  制造技术与机床. 2006(08)
[4]车用高负荷活塞异形销孔结构发展趋势及加工技术研究[J]. 翟鹏,张承瑞,兰红波.  汽车技术. 2006(03)
[5]电磁轴承的H∞鲁棒-模糊控制器设计[J]. 邢涛,张庆春,梁迎春.  哈尔滨工业大学学报. 2006(01)
[6]两轴型混合磁悬浮轴承变结构控制与仿真研究[J]. 吴刚,张育林,刘昆.  系统仿真学报. 2006(01)
[7]航空轴承非圆滚道的预变形加工技术[J]. 王黎钦,陈观慈.  机械工程学报. 2005(09)
[8]一种基于电磁驱动的非圆异形孔加工方法[J]. 张凯,胡德金.  上海交通大学学报. 2005(06)
[9]基于超磁致伸缩材料的活塞异形销孔加工原理研究[J]. 邬义杰,项占琴.  浙江大学学报(工学版). 2004(09)
[10]用于非圆车削的离散重复控制改进算法[J]. 易旺民,吴丹,高杨,赵彤.  清华大学学报(自然科学版). 2004(08)

博士论文
[1]螺旋油楔滑动轴承润滑机理的理论与实验研究[D]. 陈淑江.山东大学 2007
[2]基于信号特征的数控交流伺服进给系统摩擦建模与补偿研究[D]. 袭著燕.山东大学 2006



本文编号：3183876