混合动力传动系统复杂动力学行为及其稳定性分析
发布时间：2021-05-22 21:11
动力学与稳定性的分析对于保障车辆动力传动系统安全可靠运行有着关键性的作用。本文在总结车辆动力传动系统动力学行为相关研究的基础上,围绕动力学行为和稳定性两大主题,采用非线性相关理论探究了混合动力传动系统的复杂动力学行为及其稳定性。在车用永磁同步电机模型的基础上,研究了永磁同步电机的非线性动力学行为及其稳定性。在考虑半轴非线性的基础上,研究了线性项及非线性项对传动系统的动力学特性及稳定性的影响。采用多参数统一方法,将永磁同步电机数学模型中多个参数变化的特性综合到两个参数的变化上,给出了平衡点的稳定性判别条件,推导了平衡点产生Hopf分岔及叉形分岔的条件。分析了永磁同步电机的平衡点随这两个参数变化的规律,得到了平衡点的叉形分岔点以及亚临界Hopf分岔点。得到了永磁同步电机中的不同动力学现象,解释了不同动力学现象产生的机理。在经典传动系统Drive-shaft模型的基础上理论分析了非线性项的影响。建立了包含非线性刚度以及非线性阻尼的非线性Drive-shaft模型,进而转换为当量化扭振模型,推导了扭振系统发生fold分岔以及Hopf分岔的条件,研究了非线性刚度及非线性阻尼取值对扭振稳定性的影响...
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：137 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 课题的研究背景及意义
1.2 Drive-shaft模型简介
1.3 传动系统非线性问题研究现状
1.4 永磁同步电机非线性及其稳定性研究现状
1.5 非线性相关理论知识
1.5.1 稳定性的概念
1.5.2 分岔的概念及常见分岔
1.6 本文研究内容及章节安排
第二章 永磁同步电机非线性动力学行为及其稳定性分析
2.1 引言
2.2 永磁同步电机模型
2.2.1 永磁同步电机在abc坐标系下的方程
2.2.2 Clark变换
2.2.3 Park变换
2.2.4 永磁同步电机d-q轴模型
2.3 基于分岔理论的永磁同步电机动力学行为及其稳定性分析
2.3.1 永磁同步电机非线性动力学模型
2.3.2 稳定性分析及分岔分析
2.3.2.1 平衡点稳定性分析
2.3.2.2 平衡点分岔行为分析
2.3.3 数值仿真
2.3.3.1 平衡点稳定性及分岔仿真
2.3.3.2 永磁同步电机动力学行为仿真
2.4 基于自适应Backstepping方法的车用永磁同步电机稳定性控制
2.4.1 永磁同步电机控制策略推导
2.4.2 仿真分析
2.5 本章小结
第三章 考虑非线性刚度的传动系统动力学行为及稳定性分析
3.1 引言
3.2 含三次非线性刚度的传动系统Drive-shaft模型建模
3.2.1 基于MTS的半轴非线性刚度测试
3.2.2 基于拉格朗日方法的传动系统建模
3.2.3 当量化模型
3.3 考虑非线性刚度的传动系统冲击行为分析
3.3.1 冲击响应方程推导
3.3.2 基于多尺度方法的冲击响应方程求解
3.3.3 纯电动模式下传动系统冲击响应的稳定性分析
3.3.4 冲击响应数值仿真
3.4 考虑非线性刚度的传动系统共振行为分析
3.4.1 基于多尺度方法的共振响应分析
3.4.2 共振稳定性及其分岔行为分析
3.4.2.1 稳定性分析
3.4.2.2 分岔分析
3.4.3 参数对共振响应稳定性的影响分析
3.5 本章小结
第四章 考虑非线性刚度及阻尼的传动系统动力学行为及稳定性分析
4.1 引言
4.2 含三次非线性刚度及阻尼的传动系统Drive-shaft模型建模
4.2.1 非线性Drive-shaft模型
4.2.2 当量化模型
4.3 考虑非线性刚度及阻尼的传动系统冲击行为分析
4.3.1 冲击响应方程推导
4.3.2 冲击响应方程多尺度解析解求解
4.3.3 冲击响应稳定性分析
4.3.4 冲击响应数值仿真
4.3.4.1 半轴非线性阻尼对冲击响应的影响
4.3.4.2 半轴非线性刚度对冲击响应的影响
4.3.4.3 半轴非线性刚度及阻尼共存时对冲击响应的影响
4.4 考虑非线性刚度及阻尼的传动系统共振行为分析
4.4.1 定值激励下扭振稳定性及分岔
4.4.2 时变激励下共振响应稳定性及分岔
4.4.3 参数对共振响应稳定性的影响分析
4.4.3.1 非线性刚度对共振行为的影响
4.4.3.2 非线性阻尼对共振行为的影响
4.5 本章小结
第五章 含非线性项的传动系统动力学行为及稳定性一般性探究
5.1 引言
5.2 动力学模型
5.3 平衡点稳定性及分岔行为分析
5.4 相对转动系统动力学行为仿真分析
5.4.1 平方非线性刚度系数k2对动力学行为的影响
5.4.2 激励角频率w对动力学行为的影响
5.5 本章小结
第六章 并联驱动模式下传动系统动力学行为及稳定性分析
6.1 引言
6.2 发动机激励模型
6.3 传动系统模型简化
6.3.1 简化模型
6.3.2 当量化模型
6.4 平衡点稳定性分析
6.4.1 基于Routh-Hurwitz准则的平衡点稳定性条件推导
6.4.2 平衡点稳定性仿真分析
6.5 发动机激励下传动系统动力学行为分析
6.6 并联模式传动系统的冲击行为分析
6.7 本章小结
第七章 试验研究与分析
7.1 引言
7.2 试验台架简介
7.3 台架试验结果分析
7.3.1 永磁同步电机参数测试结果及分析
7.3.2 自适应Backstepping控制试验验证
7.3.3 半轴对冲击响应影响分析
7.4 驱动模式切换时冲击行为的试验研究
7.5 本章小结
第八章 总结与展望
8.1 主要研究成果
8.2 主要创新点
8.3 研究展望
参考文献
致谢
攻读学位期间参与的项目及发表的论文
1 参与的科研项目
2 发表的论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]汽车磁流变半主动悬架系统自适应反推跟踪控制[J]. 庞辉,陈嘉楠,刘凯. 兵工学报. 2017(07)
[2]中国汽车工程学术研究综述·2017[J]. 《中国公路学报》编辑部. 中国公路学报. 2017(06)
[3]基于解决变速箱怠速敲齿的摩擦离合器传动系统的建模与分析方法[J]. 刘雪莱,上官文斌,侯秋丰,王善南,AHMED Waizuddin. 机械工程学报. 2017(04)
[4]超越离合-单行星传动系统的建模及非线性特性[J]. 贾智州,李平康,王鹏. 北京交通大学学报. 2017(01)
[5]点燃式发动机燃烧稳定性的非线性动力学分析[J]. 刘帅,王忠,赵洋,瞿磊,孙波. 农业工程学报. 2016(14)
[6]板带轧机机电传动系统参激非线性扭振鲁棒控制研究[J]. 韩东颖,时培明,赵东伟. 振动与冲击. 2016(12)
[7]离合器从动盘性能对汽车起步抖动的影响研究[J]. 上官文斌,孙涛,郑若元,谢剑云,王善南,侯秋丰. 振动工程学报. 2016(03)
[8]混联式混合动力系统动态响应协调控制[J]. 温博轩,王伟达,项昌乐,赵玉龙. 哈尔滨工业大学学报. 2016(01)
[9]输入转矩对驱动桥系统动力学特性的影响[J]. 周驰,王琪,丁炜琦,桂良进,范子杰. 机械工程学报. 2016(02)
[10]多自由度轧机传动系统非线性非主共振扭振特性[J]. 时培明,夏克伟,刘彬,侯东晓. 振动与冲击. 2015(12)
博士论文
[1]纯电动汽车传动系统冲击抑制控制[D]. 李占江.吉林大学 2016
[2]车用机电复合传动系统机电耦合非线性振动研究[D]. 陈星.北京理工大学 2015
[3]电动轮矿用自卸车发动机—发电机轴系扭振分析与试验研究[D]. 张伟.北京科技大学 2015
[4]发动机—发电机系统轴系机电耦合动力学研究[D]. 周晓蓉.广西大学 2012
[5]轧机主传动扭振系统失稳振荡行为与控制方法研究[D]. 刘爽.燕山大学 2010
硕士论文
[1]电动车辆发动机—发电机组扭振分析与控制方法研究[D]. 孙江涛.北京理工大学 2015
[2]基于发动机激励的汽车起步离合器接合的动力传动系统扭转振动研究[D]. 刘强.长安大学 2015
[3]电动汽车用对转双转子电机的设计与开发[D]. 叶志伟.华南理工大学 2014
[4]基于离合器激振的汽车传动系统扭转振动研究与模拟试验台设计[D]. 肖广朋.长安大学 2014
[5]汽车传动轴与后桥振动关键技术研究[D]. 罗文欣.武汉理工大学 2014
[6]车辆传动系扭转振动研究[D]. 廉超.重庆大学 2011
本文编号：3201670
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：137 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 课题的研究背景及意义
1.2 Drive-shaft模型简介
1.3 传动系统非线性问题研究现状
1.4 永磁同步电机非线性及其稳定性研究现状
1.5 非线性相关理论知识
1.5.1 稳定性的概念
1.5.2 分岔的概念及常见分岔
1.6 本文研究内容及章节安排
第二章 永磁同步电机非线性动力学行为及其稳定性分析
2.1 引言
2.2 永磁同步电机模型
2.2.1 永磁同步电机在abc坐标系下的方程
2.2.2 Clark变换
2.2.3 Park变换
2.2.4 永磁同步电机d-q轴模型
2.3 基于分岔理论的永磁同步电机动力学行为及其稳定性分析
2.3.1 永磁同步电机非线性动力学模型
2.3.2 稳定性分析及分岔分析
2.3.2.1 平衡点稳定性分析
2.3.2.2 平衡点分岔行为分析
2.3.3 数值仿真
2.3.3.1 平衡点稳定性及分岔仿真
2.3.3.2 永磁同步电机动力学行为仿真
2.4 基于自适应Backstepping方法的车用永磁同步电机稳定性控制
2.4.1 永磁同步电机控制策略推导
2.4.2 仿真分析
2.5 本章小结
第三章 考虑非线性刚度的传动系统动力学行为及稳定性分析
3.1 引言
3.2 含三次非线性刚度的传动系统Drive-shaft模型建模
3.2.1 基于MTS的半轴非线性刚度测试
3.2.2 基于拉格朗日方法的传动系统建模
3.2.3 当量化模型
3.3 考虑非线性刚度的传动系统冲击行为分析
3.3.1 冲击响应方程推导
3.3.2 基于多尺度方法的冲击响应方程求解
3.3.3 纯电动模式下传动系统冲击响应的稳定性分析
3.3.4 冲击响应数值仿真
3.4 考虑非线性刚度的传动系统共振行为分析
3.4.1 基于多尺度方法的共振响应分析
3.4.2 共振稳定性及其分岔行为分析
3.4.2.1 稳定性分析
3.4.2.2 分岔分析
3.4.3 参数对共振响应稳定性的影响分析
3.5 本章小结
第四章 考虑非线性刚度及阻尼的传动系统动力学行为及稳定性分析
4.1 引言
4.2 含三次非线性刚度及阻尼的传动系统Drive-shaft模型建模
4.2.1 非线性Drive-shaft模型
4.2.2 当量化模型
4.3 考虑非线性刚度及阻尼的传动系统冲击行为分析
4.3.1 冲击响应方程推导
4.3.2 冲击响应方程多尺度解析解求解
4.3.3 冲击响应稳定性分析
4.3.4 冲击响应数值仿真
4.3.4.1 半轴非线性阻尼对冲击响应的影响
4.3.4.2 半轴非线性刚度对冲击响应的影响
4.3.4.3 半轴非线性刚度及阻尼共存时对冲击响应的影响
4.4 考虑非线性刚度及阻尼的传动系统共振行为分析
4.4.1 定值激励下扭振稳定性及分岔
4.4.2 时变激励下共振响应稳定性及分岔
4.4.3 参数对共振响应稳定性的影响分析
4.4.3.1 非线性刚度对共振行为的影响
4.4.3.2 非线性阻尼对共振行为的影响
4.5 本章小结
第五章 含非线性项的传动系统动力学行为及稳定性一般性探究
5.1 引言
5.2 动力学模型
5.3 平衡点稳定性及分岔行为分析
5.4 相对转动系统动力学行为仿真分析
5.4.1 平方非线性刚度系数k2对动力学行为的影响
5.4.2 激励角频率w对动力学行为的影响
5.5 本章小结
第六章 并联驱动模式下传动系统动力学行为及稳定性分析
6.1 引言
6.2 发动机激励模型
6.3 传动系统模型简化
6.3.1 简化模型
6.3.2 当量化模型
6.4 平衡点稳定性分析
6.4.1 基于Routh-Hurwitz准则的平衡点稳定性条件推导
6.4.2 平衡点稳定性仿真分析
6.5 发动机激励下传动系统动力学行为分析
6.6 并联模式传动系统的冲击行为分析
6.7 本章小结
第七章 试验研究与分析
7.1 引言
7.2 试验台架简介
7.3 台架试验结果分析
7.3.1 永磁同步电机参数测试结果及分析
7.3.2 自适应Backstepping控制试验验证
7.3.3 半轴对冲击响应影响分析
7.4 驱动模式切换时冲击行为的试验研究
7.5 本章小结
第八章 总结与展望
8.1 主要研究成果
8.2 主要创新点
8.3 研究展望
参考文献
致谢
攻读学位期间参与的项目及发表的论文
1 参与的科研项目
2 发表的论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]汽车磁流变半主动悬架系统自适应反推跟踪控制[J]. 庞辉,陈嘉楠,刘凯. 兵工学报. 2017(07)
[2]中国汽车工程学术研究综述·2017[J]. 《中国公路学报》编辑部. 中国公路学报. 2017(06)
[3]基于解决变速箱怠速敲齿的摩擦离合器传动系统的建模与分析方法[J]. 刘雪莱,上官文斌,侯秋丰,王善南,AHMED Waizuddin. 机械工程学报. 2017(04)
[4]超越离合-单行星传动系统的建模及非线性特性[J]. 贾智州,李平康,王鹏. 北京交通大学学报. 2017(01)
[5]点燃式发动机燃烧稳定性的非线性动力学分析[J]. 刘帅,王忠,赵洋,瞿磊,孙波. 农业工程学报. 2016(14)
[6]板带轧机机电传动系统参激非线性扭振鲁棒控制研究[J]. 韩东颖,时培明,赵东伟. 振动与冲击. 2016(12)
[7]离合器从动盘性能对汽车起步抖动的影响研究[J]. 上官文斌,孙涛,郑若元,谢剑云,王善南,侯秋丰. 振动工程学报. 2016(03)
[8]混联式混合动力系统动态响应协调控制[J]. 温博轩,王伟达,项昌乐,赵玉龙. 哈尔滨工业大学学报. 2016(01)
[9]输入转矩对驱动桥系统动力学特性的影响[J]. 周驰,王琪,丁炜琦,桂良进,范子杰. 机械工程学报. 2016(02)
[10]多自由度轧机传动系统非线性非主共振扭振特性[J]. 时培明,夏克伟,刘彬,侯东晓. 振动与冲击. 2015(12)
博士论文
[1]纯电动汽车传动系统冲击抑制控制[D]. 李占江.吉林大学 2016
[2]车用机电复合传动系统机电耦合非线性振动研究[D]. 陈星.北京理工大学 2015
[3]电动轮矿用自卸车发动机—发电机轴系扭振分析与试验研究[D]. 张伟.北京科技大学 2015
[4]发动机—发电机系统轴系机电耦合动力学研究[D]. 周晓蓉.广西大学 2012
[5]轧机主传动扭振系统失稳振荡行为与控制方法研究[D]. 刘爽.燕山大学 2010
硕士论文
[1]电动车辆发动机—发电机组扭振分析与控制方法研究[D]. 孙江涛.北京理工大学 2015
[2]基于发动机激励的汽车起步离合器接合的动力传动系统扭转振动研究[D]. 刘强.长安大学 2015
[3]电动汽车用对转双转子电机的设计与开发[D]. 叶志伟.华南理工大学 2014
[4]基于离合器激振的汽车传动系统扭转振动研究与模拟试验台设计[D]. 肖广朋.长安大学 2014
[5]汽车传动轴与后桥振动关键技术研究[D]. 罗文欣.武汉理工大学 2014
[6]车辆传动系扭转振动研究[D]. 廉超.重庆大学 2011
本文编号：3201670
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