一类轴承转子系统的非线性动力学分析及其控制研究

发布时间：2017-07-31 09:22

  本文关键词：一类轴承转子系统的非线性动力学分析及其控制研究

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【摘要】：磁悬浮轴承-转子属于轴承-转子中的一类，和传统转子相比具有非接触、低摩擦、低功耗、低噪音、长寿命、升温慢及高转速的优点，因此被广泛应用于各个领域。它作为一种将电能转化为动能的能量转化装置，为科技进步和人类社会的发展提供了强大的动力。但随着使用的过程，人们发现磁悬浮轴承-转子的运动是不稳定的，混沌现象时有发生，从而直接影响磁悬浮轴承-转子系统的使用性能。因此本文研宄磁悬浮轴承-转子的运动具有良好的现实意义。本文对磁悬浮轴承-子系统及带裂纹的该系统取不同的系统参数时，通过利用数值仿真对其动力性行为进行了分析，并发现该系统具有丰富的动力性行为。接下来的任务便是对系统进行混沌控制，，把混沌运动控制到周期轨道上来，以达到消除混沌的目的。本文的主要内容安排为： 1、介绍磁悬浮轴承-转子非线性混沌系统目前国内外的研宄情况，并阐述本文选题的目的、意义及该领域目前存在的问题；介绍磁悬浮轴承-转子系统的发展历史、动力学模型及其电磁场的数值计算方法，为其动力学行为的研宄提供必要的理论基础。 2、研宄磁悬浮轴承-转子系统在不同的系统参数下的动力学行为，利用数值仿真，模拟出系统的分岔图、相图、时间响应图、Poincare映射图，通过对图像的对比分析，得出系统的运动行为。本文主要的研宄模型为：系统参数偏心量比U、系统刚度比K、系统摩擦因数//影响下的磁悬浮轴承-转子系统；裂纹周期函数影响下的裂纹磁悬浮轴承-转子系统。 3、对磁悬浮轴承-转子系统的混沌控制。对于混沌控制我们主要作了以下的工作，首先我们对原磁悬浮轴承-转子系统设计一个状态反馈控制器，通过数值仿真，画出系统在受控制前、后各自的分岔图、时间响应图和Poincare映射图，通过对比，证明原系统得到了很好的控制，近而得出控制方法是有效的。然后我们再来控制裂纹系统，由于角速度的变化将会影响到裂纹周期开闭函数，而裂纹周期函数直接影响系统的刚度比K，因此我们的工作重点就是将角速度控制到我们所理想的周期轨道上来，设计一个角速度控制器，再通过数值仿真，画出系统在受控制前、后各自的分岔图、时间响应图和Poincare映射图，通过对比，证明原系统得到了很好的控制，近而得出控制方法是有效的。
【关键词】：磁悬浮轴承-转子 分岔 混沌 阻尼反馈控制 正弦驱动信号控制
【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH133.3;O415.5;O231
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-12
• 1.1 引言9
• 1.2 磁悬浮轴承-转子系统研宄的国内外现状9-10
• 1.3 本文选题的目的、意义极其该领域存在的问题10-11
• 1.4 本文的内容安排11-12
• 2 磁悬浮轴承-转子系统的发展历史、动力学模型及数值计算12-21
• 2.1 磁悬浮轴承-转子系统的发展历史12-13
• 2.2 磁悬浮轴承-转子系统的动力学模型13-17
• 2.2.1 磁悬浮轴承的作用力13-16
• 2.2.2 系统的动力学模型16
• 2.2.3 系统方程无量纲化16-17
• 2.3 磁悬浮轴承-转子系统中的磁场数值计算17-19
• 2.4 本章小结19-21
• 3 磁悬浮轴承-转子系统的非线性动力学行为分析21-47
• 3.1 偏心质量比U的变化对系统的影响21-27
• 3.2 刚度比K对系统的影响27-36
• 3.3 摩擦因数μ对系统的影响36-46
• 3.4 本章小结46-47
• 4 磁悬浮裂纹轴承-转子的动力学行为分析47-59
• 4.1 磁悬浮裂纹轴承-转子的动力学模型47-49
• 4.2 磁悬浮裂纹轴承-转子的动力学行为分析49-58
• 4.3 本章小结58-59
• 5 磁悬浮轴承-转子的混沌控制59-71
• 5.1 混沌控制的定义59
• 5.2 混沌的控制方法59-63
• 5.2.1 线性反馈控制59
• 5.2.2 基于Backstepping方法的白适应控制59-62
• 5.2.3 外加正弦驱动信号抑制混沌运动62-63
• 5.3 磁悬浮轴承转子系统的混沌控制63-70
• 5.3.1 磁悬浮轴承转子混沌系统的阻尼反馈控制63-65
• 5.3.2 裂纹磁悬浮轴承转子系统外加正弦驱动力控制混沌65-70
• 5.4 本章小结70-71
• 总结与展望71-73
• 致谢73-74
• 参考文献74-76
• 攻读学位期间的研究成果76

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 张钢;梁世颇;殷庆振;张彪;刘莹;刘汝卫;;主动磁悬浮轴承-转子系统的非线性动力学研究[J];轴承;2009年08期

本文编号：598464