电液伺服系统非线性动力学行为的理论与实验研究

发布时间：2017-05-02 04:11

  本文关键词：电液伺服系统非线性动力学行为的理论与实验研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：长期以来，伺服系统中的非线性因素一直困扰着众多的机械、控制界学者。随着国际竞争的激烈化，从大功率设备的执行机构到电子设备的精密加工都对伺服系统提出了越来越高的性能要求。非线性因素的存在在一定程度上降低了系统的性能，严重阻碍了系统性能的进一步提高。因此，为了进一步提高系统的性能就必须减小或者消除非线性因素对系统性能的不利影响，而要达到这个目标就必须对非线性因素的特性和机理进行研究，深刻揭示其对系统性能的影响规律。 本文以电液伺服系统执行机构为主要研究对象，将现代非线性振动理论引入电液伺服系统，并根据非线性动力学原理，重点探究了液压弹簧力和摩擦力等非线性因素对系统运动特征的影响规律。对液压弹簧力和摩擦力以及二者耦合作用的非线性动力学行为进行了建模、分岔与混沌分析，并通过实验研究对模型的适用性进行了验证；以揭示伺服系统非线性振动的诱因及执行机构运动的非线性动力学本质。 本文通过理论研究、仿真分析及实验验证，指出非线性液压弹簧力作用可以用Duffing方程描述，非线性摩擦力作用可以用Van Der Pol方程描述；提出二者的耦合作用可以用Duffing-Van Der Pol方程描述。发现电液伺服系统在工作过程中的非线性振动，，是由于非线性液压弹簧力软、硬特性引起的“跳跃现象”和非线性摩擦力引起的极限环型振荡共同作用的结果。这对提高电液伺服系统运行的稳定性，防止系统产生非线性振动有重要的理论指导意义和工程实际意义。
【关键词】：电液伺服系统 非线性液压弹簧力 非线性摩擦力 非线性动力学行为 非线性振动 跳跃现象 极限环型振荡 混沌运动
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH137
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-22
• 1.1 课题来源及研究背景10
• 1.2 研究的目的和意义10-11
• 1.3 国内外研究现状及分析11-20
• 1.3.1 伺服系统动态特性研究现状及分析11-14
• 1.3.2 非线性动力学研究现状及分析14-16
• 1.3.3 非线性动力学研究方法16-20
• 1.4 本文的主要研究内容20-22
• 第2章 非线性液压弹簧力及其非线性动态特征22-38
• 2.1 执行机构动力学模型22-23
• 2.2 非线性液压弹簧力23-24
• 2.3 液压弹簧力非线性动态特征24
• 2.4 Duffing 方程的类型24-25
• 2.5 Duffing 方程的解析解25-28
• 2.5.1 “谐波平衡法”求解方程26
• 2.5.2 解分析26-28
• 2.6 Duffing 方程的分岔特性研究与混沌分析28-31
• 2.6.1 软特性 Duffing 方程的分岔特性研究28-29
• 2.6.2 硬特性 Duffing 方程的分岔特性研究29-31
• 2.6.3 软、硬特性 Duffing 方程的分岔特性与混沌分析31
• 2.7 Duffing 方程的数值仿真31-37
• 2.7.1 Duffing 方程数值仿真模型31-32
• 2.7.2 软特性 Duffing 方程仿真32-34
• 2.7.3 硬特性 Duffing 方程仿真34-37
• 2.7.4 软、硬特性 Duffing 方程仿真结果分析37
• 2.8 本章小结37-38
• 第3章 非线性摩擦力及其非线性动态特征38-54
• 3.1 摩擦特性和摩擦模型38-41
• 3.1.1 摩擦力特性38-39
• 3.1.2 摩擦力模型39-41
• 3.2 非线性摩擦力41
• 3.3 摩擦力非线性动态特征41-44
• 3.4 Van Der Pol 方程的解析解44-45
• 3.4.1 自由振动 Van Der Pol 方程的解析解44-45
• 3.4.2 受迫振动 Van Der Pol 方程的解析解45
• 3.5 Van Der Pol 方程的分岔特性研究与混沌分析45-47
• 3.6 Van Der Pol 方程的数值仿真47-53
• 3.6.1 Van Der Pol 方程数值仿真模型47-48
• 3.6.2 自由振动 Van Der Pol 方程仿真48-49
• 3.6.3 受迫振动 Van Der Pol 方程仿真49-53
• 3.6.4 Van Der Pol 方程仿真结果分析53
• 3.7 本章小结53-54
• 第4章 非线性液压弹簧力和非线性摩擦力耦合特性54-72
• 4.1 耦合非线性动态特征54
• 4.2 Duffing-Van Der Pol 耦合系统的类型54
• 4.3 Duffing-Van Der Pol 耦合系统的分岔特性研究与混沌分析54-59
• 4.3.1 软特性 Duffing-Van Der Pol 耦合系统的分岔特性研究55-57
• 4.3.2 硬特性 Duffing-Van Der Pol 耦合系统的分岔特性研究57-59
• 4.3.3 软、硬特性 Duffing-Van Der Pol 耦合系统的分岔特性与混沌分析59
• 4.4 Duffing-Van Der Pol 耦合系统的数值仿真59-70
• 4.4.1 Duffing-Van Der Pol 耦合系统数值仿真模型59-60
• 4.4.2 软特性 Duffing-Van Der Pol 耦合系统仿真60-66
• 4.4.3 硬特性 Duffing-Van Der Pol 耦合系统仿真66-70
• 4.4.4 Duffing-Van Der Pol 耦合系统仿真结果分析70
• 4.5 本章小结70-72
• 第5章 电液伺服系统非线性动态特征实验研究72-110
• 5.1 电液伺服系统振动测试实验系统72-76
• 5.1.1 实验系统组成72-74
• 5.1.2 基于虚拟仪器的计算机控制及数据采集系统74-76
• 5.2 电液伺服系统振动测试信号的采集76-78
• 5.2.1 传感器校正76-77
• 5.2.2 振动信号的采集77-78
• 5.3 电液伺服系统振动测试信号处理78-83
• 5.3.1 方案拟定78-79
• 5.3.2 零均值处理79-80
• 5.3.3 小波消噪80-81
• 5.3.4 频域积分81-83
• 5.3.5 非线性动力学行为研究83
• 5.4 电液伺服系统振动测试实验结果分析83-107
• 5.4.1 供油压力不同时结果分析83-95
• 5.4.2 阀口开度不同时结果分析95-102
• 5.4.3 混沌现象及其发生的原因分析102-107
• 5.5 本章小结107-110
• 结论110-112
• 参考文献112-118
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果118-120
• 致谢120-121
• 作者简介121

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 孙保苍;叶启海;邱飞宇;;含松动与碰摩的转子-轴承系统非线性行为分析[J];润滑与密封;2007年05期

2 高翔,冯正进;电液伺服系统研究中的非线性分析方法[J];上海交通大学学报;2002年03期

3 李高杰;徐伟;王亮;冯进钤;;双边约束条件下随机van der Pol系统的分岔研究[J];物理学报;2008年04期

4 吴胜强,李明;Duffing振子混沌运动的数值仿真分析[J];邢台职业技术学院学报;2004年05期

5 刘强,尔联洁,刘金琨;摩擦非线性环节的特性、建模与控制补偿综述[J];系统工程与电子技术;2002年11期

6 陈予恕;曹登庆;吴志强;;非线性动力学理论及其在机械系统中应用的若干进展[J];宇航学报;2007年04期

7 张二岩;;工程应用液压伺服系统仿真[J];液压气动与密封;2011年10期

8 杨安元,杨雪;液压系统的减振方法研究[J];液压与气动;2004年02期

9 葛晓宁;林义忠;;液压系统故障诊断的研究概况与发展趋势[J];液压与气动;2008年07期

10 符五久;;Duffing-Van der pol系统的Hopf分岔[J];振动与冲击;2010年07期

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本文编号：340266