可倾瓦轴承—转子系统的非线性动力学分析与主动控制

发布时间：2021-12-31 19:36

　　随着大型旋转机械向高转速、高负载、高精度等方向发展,其核心部件轴承—转子系统的非线性动力失稳问题越来越突出。因此,需要深入研究轴承—转子系统的非线性动力学特性和失稳机理以及其结构参数和运行参数对稳定性的影响规律。滑动轴承的油膜力是其中极为典型的非线性因素之一,建立一个合理且易于解析处理的油膜力模型对于轴承—转子系统运动稳定性分析和工程应用都具有重要意义。另一方面,要对导致轴承—转子系统动力失稳的因素加以控制,采用有效措施提高系统的运动稳定性,转子在工作中一旦出现异常振动现象,要立即采取有效的纠正措施,避免动力失稳后产生更加严重的后果。对于轴承—转子系统的振动控制问题,控制装置的设计与控制器参数的调节在很大程度上决定了控制性能的好坏。本文的研究工作主要集中在两个方面,即可倾瓦轴承非线性油膜力解析模型的建立和轴承—转子系统的振动主动控制。首先建立了可倾瓦滑动轴承的非线性油膜力解析模型,接着针对可倾瓦轴承—转子系统油膜失稳等问题采用主动润滑系统进行控制,并设计了多种行之有效的控制器,计算分析在各种控制器作用下转子系统油膜失稳的控制情况,取得的主要成果有:1.基于短轴承假设,建立了可倾瓦轴承非... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：137 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题的来源及研究的目的、意义
    1.2 轴承—转子系统的国内外研究现状
        1.2.1 转子—轴承系统油膜力的研究
        1.2.2 轴承—转子系统的非线性研究概述
        1.2.3 可倾瓦径向滑动轴承研究概述
    1.3 转子系统的振动控制研究现状
        1.3.1 转子—轴承系统振动的被动控制
        1.3.2 转子—轴承系统振动的主动控制
    1.4 本文主要研究内容
第2章 可倾瓦轴承非线性油膜力模型的建立与分析
    2.1 引言
    2.2 Reynolds 方程分析
        2.2.1 径向滑动轴承的Reynolds 方程
        2.2.2 油膜自由边界条件分析
    2.3 几种典型的可倾瓦轴承油膜力模型
        2.3.1 八参数油膜力模型
        2.3.2 可倾瓦轴承非线性油膜力的数据库法
        2.3.3 可倾瓦轴承油膜力的有限差分模型
    2.4 可倾瓦轴承油膜力解析模型
        2.4.1 瓦块的摆动分析
        2.4.2 解析油膜力的推导
    2.5 可倾瓦轴承油膜力解析模型的验证
    2.6 本章小结
第3章 主动润滑控制系统建模与分析
    3.1 引言
    3.2 主动润滑控制系统
        3.2.1 主动润滑可倾瓦轴承简介
        3.2.2 主动润滑可倾瓦轴承的油膜厚度
        3.2.3 主动润滑可倾瓦轴承的油膜力
        3.2.4 电液伺服控制系统
        3.2.5 针对主动润滑系统的控制器的设计
    3.3 转子系统控制的求解过程与结果分析
        3.3.1 预载荷系数及输油压力影响分析
        3.3.2 主动润滑可倾瓦轴承的油膜压力分布
        3.3.3 基于主动润滑可倾瓦轴承系统的转子振动控制结果分析
    3.4 本章小结
第4章 基于主动润滑的可倾瓦轴承—转子系统的神经网络PID 控制
    4.1 引言
    4.2 神经网络的基本原理
    4.3 基于RBF 神经网络PID 的主动润滑控制
        4.3.1 RBF 神经网络的结构
        4.3.2 RBF 神经网络的学习算法
        4.3.3 RBF 神经网络对PID 的参数整定
        4.3.4 针对主动润滑系统的RBF 神经网络PID 控制
    4.4 基于BP 神经网络PID 的主动润滑控制
        4.4.1 BP 神经网络的前馈计算
        4.4.2 BP 神经网络对PID 的参数整定
        4.4.3 针对主动润滑系统的BP 神经网络PID 控制
    4.5 计算结果分析
    4.6 本章小结
第5章 基于主动润滑可倾瓦轴承—转子系统的模糊 PID 控制与模糊神经网络PID 控制
    5.1 引言
    5.2 基于模糊PID 的主动润滑控制
        5.2.1 模糊PID 控制器的基本原理
        5.2.2 针对主动润滑系统的模糊PID 控制器设计
    5.3 基于模糊神经网络PID 的主动润滑控制器设计
        5.3.1 模糊神经网络模块的设计
        5.3.2 基于模糊神经网络PID 主动润滑控制的算法
    5.4 计算结果与分析
    5.5 本章小结
第6章 可倾瓦轴承—双盘外伸转子系统的振动主动控制
    6.1 引言
    6.2 可倾瓦轴承—双盘外伸转子的动力学模型
        6.2.1 双盘外伸转子的有限元模型
        6.2.2 可倾瓦轴承—双盘外伸转子系统的运动微分方程
    6.3 可倾瓦轴承—双盘外伸转子系统的非线性动力学特性
    6.4 双盘外伸转子系统的控制器设计
    6.5 计算结果与分析
    6.6 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
个人简历


【参考文献】：
期刊论文
[1]望亭电厂9F燃机油膜振荡故障诊断及原因分析和处理[J]. 冀大伟,叶春,韩晖,忻建华,毛华军,张浩良.  华东电力. 2009(03)
[2]长外伸段转子高速动平衡时支承方式的研究[J]. 祁乃斌,袁奇,饶金阳.  热能动力工程. 2008(04)
[3]浅析汽轮机油膜振荡[J]. 王书堂.  山西焦煤科技. 2008(S1)
[4]转子支座松动故障的数值仿真与实验研究[J]. 毛居全,李朝峰,王得刚,闻邦椿.  机械与电子. 2008(03)
[5]近代机械非线性动力学与优化设计技术的若干问题[J]. 陈予恕,曹登庆,黄文虎.  机械工程学报. 2007(11)
[6]轴承-转子系统自激振动及迟滞、跳跃现象[J]. 孟志强,孟光,朱均,袁小阳.  润滑与密封. 2007(01)
[7]双盘悬臂转子轴承系统碰摩故障数值仿真与实验分析[J]. 任朝晖,陈宏,李鹤,闻邦椿.  中国机械工程. 2006(17)
[8]PMUCR方法在高维非线性动力学系统中的应用[J]. 俞翔,朱石坚,刘树勇.  应用力学学报. 2006(02)
[9]椭圆轴承—转子系统非线性运动及稳定性分析[J]. 吕延军,虞烈,刘恒.  机械工程学报. 2006(04)
[10]高维转子-轴承系统非线性动力稳定性分析[J]. 崔颖,刘占生,黄文虎,韩万金.  哈尔滨工业大学学报. 2005(11)

博士论文
[1]网络控制系统的学习和控制策略研究[D]. 杜大军.上海大学 2010

硕士论文
[1]基于模糊神经网络的PID控制器研究与设计[D]. 李逊.中国石油大学 2007
[2]基于MATLAB的滑动轴承压力分布的数值计算[D]. 王宁.大连理工大学 2006
[3]BP神经网络算法的改进及其在PID控制中的应用研究[D]. 史春朝.天津大学 2006
[4]船舶运动模拟平台电液伺服控制系统研究[D]. 陈浩锋.国防科学技术大学 2005



本文编号：3560844