一种电动汽车驱动系统扭转振动扭矩梯度控制方法

本文提出一种电动汽车驱动系统扭转振动扭矩梯度控制方法。该方法引入RBF神经网络计算扭矩变化率梯度限制值,利用扭矩变化率限制值对驱动电机的输出扭矩进行限制,以此防止扭矩突然变大所造成的传动系统各轴段的过度扭转,从根源上消除引起驱动系统扭转振动的问题。与传统扭转振动控制方法不同,文章提出的控制方法面向实际工程应用,不依赖于车辆简化的二阶质量模型以及车辆参数,避免由于模型及车辆参数精度问题对控制效果造成的不良影响,具有优良的实际工程应用价值。最后,文章通过实车试验的方式对该方法的可行性及有效性进行验证。

柔性钻柱扭转振动及控制研究

在旋转钻井中,钻杆承担着传递扭矩以助钻头破岩的重要作用,钻杆的粘滑振动是降低钻井设备使用寿命和钻进效率的主要原因之一,因此,通过研究粘滑振动的机理,探寻一种有效的抑制方法。提出了基于改进粒子群优化PID参数的鲁棒控制器,抑制钻头的粘滑振动并且使得其它部件保持期望的速度上。采用四自由度粘滑振动模型,包括转盘、钻杆、钻铤和钻头,同时考虑钻头与岩石接触的非线性相互作用。利用Matlab/Simulink建立模型仿真进行数值分析,并且设计模拟钻头卡钻实验。结果表明:粘滑现象会带来严重的后果,改进的粒子群优化PID参数可以使钻头及其他部件稳定在给定的转速的附近,控制响应时间小于40 s,减少了钻头扭矩波动,有效地抑制了钻柱粘滑振动。

内燃机轴系扭转振动控制技术研究与发展

基于系统的调研与分析,总结内燃机轴系扭转振动控制技术的研究与发展情况。对内燃机轴系扭转振动控制技术的计算分析、测试与校准、衡准、控制方法以及扭振减振器优化设计、扭振监测诊断与智能控制、新型扭振减振与传动装置等研究及进展进行分类介绍与总结,可为全面概括性地了解该领域的技术发展提供参考。

基于板-梁理论的FGM矩形截面杆扭转振动的理论研究

基于板-梁理论和Saint-Venant扭转理论的研究成果,将纵向位移假设为含有待定系数的表达式,通过几何方程推导了功能梯度材料矩形截面杆的总应变能方程,并利用最小应变能原理确定待定系数,得到自由扭转刚度的理论公式。在此基础上对矩形截面杆的自由振动出现纯扭转模态时的动能进行研究,求出在夹支条件下的扭转振动时的动能表达式、总势能的表达式及频率表达式。利用有限元软件ANSYS建立具有功能梯度材料特性的矩形截面杆的扭转振动的有限元模型,通过后处理命令查看对应边界条件的振动频率。通过有限元软件验证表明:基于板-梁理论推导得出的理论解与有限元解吻合较好,最大误差在4%以内。

双燃料低速发动机推进轴系扭转振动特性

以某滚装船双燃料发动机及动力系统为例,研究在燃油、双燃料模式下扭转振动激励力矩的差异及其对于发动机扭振响应的影响,分析推进轴系的扭转振动特性,并对扭振测试结果进行分析。研究结果表明:在燃油与天然气双燃料模式下,后者的扭振激励力矩较大;在燃油与天然气双燃料模式下,虽然曲轴扭振应力变化不大,发动机、推进轴段、发电机转子扭振响应均发生显著的变化。

低密度聚乙烯压缩机扭转振动计算及验证

以低密度聚乙烯压缩机轴系为研究对象,分别采用多体动力学法和集中参数法进行了模态与响应计算,采用无线应变测试系统进行了扭转振动测试及评估,得到了轴系一阶扭转固有频率及动态扭矩,并将计算结果与测试结果进行对比分析。结果表明:多体动力学法和集中参数法的计算结果与测试结果的时域误差均小于17%,一阶固有频率误差均小于3%,两种方法都可以对具有类似结构动力学特性并不明显的轴系进行扭转振动分析,结果的准确度均能满足工程实际需求。

考虑转矩脉动的电动汽车传动系统扭转振动抑制

车用电机低频转矩脉动极易引发电驱动传动系统的扭转振动,降低电动汽车的驾乘体验。采用集中参数法建立典型电驱动传动系统动力学模型,获取传动系统在转矩脉动作用下的扭转振动频率分布规律;利用电机有限元仿真获取电机转矩脉动在齿槽、铁心磁饱和、磁场非正弦等因素作用下的数值解,并建立以定子电流为变量的转矩脉动精确解析模型;提出削弱低频转矩脉动的参考电流谐波设计与电流谐波闭环控制方法,实现电驱动传动系统扭转振动的主动抑制;在MATLAB/Simulink中完成电机转矩脉动模型与传动系统动力学模型的联合仿真,验证所述传动系统扭转振动特性分析与主动抑制的有效性。

箱式集成高转速往复式压缩机扭转振动分析

针对气驱采油用往复式压缩机需要服务不同注气井口、排气压力高、管线布局复杂等问题,开展了高转速气驱采油箱式集成压缩机设计研究。首先进行了往复式压缩机选型,确定压缩机型号;然后建立了电机-联轴器-压缩机扭振分析模型,确定曲轴转动惯量和扭转刚度;最后对压缩机轴系进行了扭振分析,优化了联轴器、飞轮转动惯量,避免了轴系共振。该研究成果弥补了国内油气开发需要35~52MPa增压设备的空白。

基于FBG的新型扭转振动传感器

为了精确实时地监测旋转机械的扭转振动状态,测定其固有频率与响应灵敏度,设计了一种基于光纤布拉格光栅(FBG)的新型扭转振动传感器。该传感器由2个传感铜球、4只FBG应变传感器和1个温度补偿FBG组成。传感器通过预应力将FBG固定在传感铜球的对称位置上,再通过计算4个FBG的回波响应完成对扭转振动信号的解调。仿真分析了传感铜球质量与FBG测试波长对固有频率之间的函数关系,依据仿真结果得到了该结构参数下固有频率为29.63 Hz。实验结果显示,经温度补偿后,100℃内的温漂小于10 pm。固有频率测试值为28.8 Hz,与理论计算结果基本一致。传感器的角加速度灵敏度为0.353 pm/rad/s^(2),由此可见,该传感器可以很好地完成扭转振动状态的监测,并且具有不受电磁干扰、实时性高的特点。

混合动力汽车传动系统扭转振动自适应抑制方法

为了提高混合动力汽车舒适性和安全性,提出混合动力汽车传动系统扭转振动自适应抑制方法。依据广义牛顿第二定律扭矩平衡原理,建立传动系统动力学方程和状态空间方程;离散化处理状态空间方程,利用长短期记忆网络,建立传动系统状态变量预测模型;引入理想延迟值时滞补偿离散状态空间方程,得到电机转速;以最小电机-车轮转速差、最小电机动作变化量为目标函数,建立扭转振动自适应控制模型;通过天牛须算法求解模型,实现扭转振动自适应抑制。实验结果表明,该方法可有效降低电机-车轮转速差,实现扭转振动自适应抑制;不同工况下,该方法抑制后电机-车轮转速差较小,具备较优的自适应抑制效果。

船舶推进轴系扭转振动概述

推进轴系是船舶动力装置的重要组成部分,其在运转过程中会不可避免地产生振动,并引起主机、传动装置振动,从而诱发船体结构振动。为避免影响船舶航行性能和安全性,对轴系扭转振动产生的原因及轴系扭转振动计算方法进行着重论述,并总结介绍轴系扭转振动的消减措施,旨在深入浅出、通俗易懂地使读者了解船舶推进轴系扭转振动。

手性超材料惯容吸振器的扭转振动抑制研究

惯容结构常用于振动抑制中,有着较为良好的减振效果.而惯容与吸振器结合的新型吸振器具有轻量化的优点,然而设计复杂的惯容结构限制了惯容吸振器在振动领域的广泛应用.针对这一局限性,设计一种具有简单高效惯容结构的手性超材料惯容吸振器(CIDVA).首先引入了手性超材料的压缩−扭转耦合效应,并利用该效应放大惯容盘的扭转行程,形成惯容机制.为了保证惯容机制的可行,设计一种辅助机构来保证手性超材料的运动.其次研究了CIDVA结构和工作原理并进行有限元仿真分析,计算和验证其惯容放大常数.并在此基础上建立了CIDVA−主系统的动力学方程,对CIDVA−主系统在稳态和瞬态激励下的扭转振动抑制能力进行了研究,并与锁定CIDVA进行了对比.接着对惯容有效性进行了分析.最后,基于试验验证了CIDVA对主系统的扭转抑振能力.结果表明,CIDVA能在瞬态和稳态激励下有效抑制主系统扭转振动,且相较于传统DVA,能节省自身10倍以上的转动惯量.为DVA实现轻量化设计和高效的振动抑制提供了新思路和方法.

BNES对转子系统扭转振动抑制的理论和试验研究

为了抑制转子系统的扭转振动,提出了一种双稳态非线性能量阱(bi-stable nonlinear energy sink,BNES).首先介绍了BNES的结构和工作原理,在此基础上建立了转子-BNES耦合系统的动力学方程.然后利用数值计算方法,对BNES在瞬态和稳态激励下的振动抑制能力进行了研究,并与相同转动惯量的线性动力吸振器(linear dynamic vibration absorber,LDVA)进行了对比.最后,搭建测试平台,试验验证了BNES对转子系统扭转振动抑制的能力.研究结果表明,该BNES对转子系统的瞬态响应以及稳态响应具有良好的振动抑制效果;在给定的参数下,BNES的振动抑制能力优于LDVA.

基于板-梁理论的三角形薄壁梁扭转振动能量方程与有限元验证

以三角形薄壁梁作为研究对象,基于板-梁理论研究三角形薄壁梁扭转振动.依据Timoshenke梁和Kirchhoff板力学模型,求出三角形薄壁梁的总应变能和扭转刚度;把截面位移分量带入动能方程,建立三角形薄壁梁总势能方程,并求得两边简支的三角形薄壁梁扭转振动频率的理论解.采用ANSYS模拟相同条件下的三角形薄壁简支梁,求解得到扭转振动频率,并与本文理论公式进行对比分析,验证了本文理论公式的正确性.

三角形管翼缘工字形梁扭转振动推导及有限元验证

为了使三角形管翼缘工字形截面构件在实际工程中被方便计算和使用,基于“板-梁”理论,对纯弯扭作用下的单轴对称三角形管翼缘工字形钢梁进行扭转振动分析,利用能量变分原理,推导出悬臂钢梁扭转角公式和简支端自由扭转振动下的频率公式。运用ANSYS软件建立有限元模型并提取扭转角以及频率解进行对比和验证。结果表明,扭转角的理论解与有限元解误差在0.62%~4.08%之间,扭转振动结果误差在-4.02%~-1.35%之间,从而初步证明了文中理论的正确性。研究成果可为单轴对称三角形管翼缘工字形梁扭转振动的工程设计提供参考。

低速柴油机推进轴系频域稳态扭转振动分析

以载重10000 t低速柴油机推进轴系为研究对象,创建其当量系统模型。基于系统矩阵法对推进轴系进行自由振动分析,求得扭转振动固有频率和振型。研究柴油机在全转速下的气体和往复惯性激励力矩,针对推进轴系在柴油机和螺旋桨共同激励下的频域稳态扭转振动响应特性进行计算,求得推进轴系扭转振动的主谐次、共振转速点和推进轴系各部件的应力值。结果表明,推进轴系在低阶频率振动时气缸和中间轴振幅较大,推进轴系应力远小于材料的屈服强度,船舶能够安全稳定航行,同时为推进轴系时域瞬态扭转振动研究打下基础。

小口径深孔钻探管柱扭转振动特性分析

在小口径深孔取心钻探领域中,除了传统的提钻取心方法外,绳索取心工艺、螺杆马达孔底动力工具等钻进方法也被广泛地应用,不同的钻具组合与钻杆柱一起组成了长细比很大的柔性杆件,在钻进过程中产生复杂的振动,极大地影响了钻探工程的安全性。目前,以钻井工程为代表的管柱振动理论已经发展出了很多成熟的分析方法,但是针对小口径深孔钻探的垂直孔身结构、金刚石钻头磨削岩层、特别是选择不同钻具组合和钻进方法时,相关的管柱扭转振动特性研究依然不足。有限元分析方法适用于求解边界条件复杂的问题,用于钻探管柱的振动特性分析有很好的效果。基于ANSYS软件,选取适用于小口径深孔钻探的多种典型钻具组合,建立相应的有限元分析模型,求解孔深、钻压等因素与管柱扭转振动特性之间的关系,并给出了不同孔深条件下可能引起管柱共振的临界转速求解方法。该研究可在钻具组合选择、转速选择和管柱安全性评价等方面为小口径深孔取心钻探工程提供一定参考。

天线座扭转振动固有频率分析

文中以某转台式天线座为研究对象,首先,采用拉格朗日法创建了考虑系统中电机、减速器和安装平台势能及各主要零部件动能的扭转振动动力学模型,并得到了可用于固有频率计算的解析表达式;其次,基于ADAMS建立了面向实体的动力学模型并进行仿真分析,求得的固有频率与理论分析结果吻合。该方法可为天线座的动态性能分析提供参考。

复杂行星传动系统强迫扭转振动特性分析

为分析多级复杂行星传动系统在常用工作转速范围内的振动特性,采用集中参数法建立了由多级行星排构成的复杂行星传动系统的强迫扭转振动集中参数模型,利用Lagrange方程建立系统微分方程并求解,分析了系统的固有频率以及复合行星排的振型。对行星变速器中各行星排在发动机各转速激励下的频域响应进行了研究,最后对复合行星排在共振转速下的时域响应和复合行星排各啮合轮齿间的啮合力波动量进行了分析。结果表明,系统运行转速范围内,复合行星排将表现出较大的振动,其外圈行星轮啮合力大于内圈行星轮啮合力。

曲轴材料对发动机扭转振动影响研究

介绍了发动机的扭转振动理论基础及测试方法,通过搭建柴油机扭转振动测试平台,研究了不同材料的曲轴对发动机扭振的影响,证实了安装合金钢材料曲轴的发动机扭振更小,并开发使用不同类型的曲轴扭转减振器来降低了发动机扭振。