一种基于摄动理论的不连续系统Lyapunov指数算法

Lyapunov指数是识别系统非线性动力学特征的重要标志,但是目前的算法通用性不足且计算流程复杂.本文在经典的Lyapunov指数算法的基础上,基于摄动理论提出了一种适用于不连续系统的Lyapunov指数计算方法.首先,以系统状态参数初始值和沿相空间每个基本矢量的扰动量为初始条件,确定相轨迹.其次,采取差商近似导数法,获得Jacobi矩阵的近似矩阵.然后,对Jacobi矩阵进行特征值提取,得到系统的Lyapunov指数谱.最后,将新算法应用到二自由度干摩擦冲击振荡器系统实例中,并将计算结果与同步方法的计算结果进行对比,对新算法的有效性进行验证.该算法不仅适用于离散系统和连续时间系统,而且能够快速计算复杂不连续系统的Lyapunov指数,为确定复杂不连续系统的动力学行为提供了新思路.

船用主被动混合隔振器的自适应控制研究

为了有效隔离舰船动力机械产生的低频线谱,本文基于电磁橡胶液压一体化主被动混合隔振器,开展混合隔振器的自适应控制研究。首先,将小波包自适应控制算法与Hartley域块算法相结合,提高控制系统的收敛速度;其次,分析块算法中时滞现象对控制系统的影响,并提出时滞在线估计与预测补偿算法,改善控制系统的控制精度,同时对时滞补偿算法的可行性进行仿真分析。实验结果表明,所提出的改进自适应控制算法能够很好地应用于主被动混合隔振器,有效隔离低频线谱。

基于有限元法的喷水推进轴系回旋振动分析

[目的]基于ANSYS仿真平台建立喷水推进轴系回旋振动的完整计算方法。[方法]首先,利用ANSYS命令流建立轴系参数化有限元模型,绘制轴系特征频率随转速的变化曲线,即坎贝尔图;然后,通过计算轴系的一次和叶片次回旋临界转速,绘制临界转速下轴系各节点绕转轴的轨迹,即涡动轨迹图;最后,对比分析推力轴承的布置方式和各轴承的支承刚度对临界转速的影响。[结果]结果表明:喷水推进轴系叶轮轴的回旋振动位移幅值最大;当推力轴承从艉密封前端移至推进泵内部时,轴系一阶一次正回旋临界转速下降了32.8%,一阶叶片次正回旋临界转速下降了31.3%,故推力轴承的布置方式对于喷水推进轴系回旋临界转速的影响较大;随着轴承支承刚度的增加,轴系一阶共振转速和叶片次正回旋临界转速的变化幅度均不超过8%,而一次正回旋临界转速的变化幅度不超过9%,故轴承支承刚度的变化对回旋临界转速的影响处于非敏感区,这将有利于轴系的稳定运转。[结论]研究成果可为喷水推进轴系回旋振动的安全性评估提供参考。

超超临界二次再热尾部三烟道锅炉汽温动态特性及协同优化控制

为提高660 MW超(超)临界二次再热尾部三烟道锅炉在变负荷过程中蒸汽温度的控制精度,保障锅炉瞬态运行安全,建立了锅炉动态模型,研究获得了尾部烟气挡板开度变化后锅炉主、再热蒸汽温度的动态特性,据此提出了主、再热蒸汽温度协同的挡板调温控制策略,并将其与锅炉动态模型耦合。然后研究了锅炉在50%~100%锅炉最大连续蒸发量(BMCR)范围内变负荷时,分别采用原始控制逻辑及考虑主、再热蒸汽温度协同控制逻辑后蒸汽温度的变化规律。结果表明:采用主、再热蒸汽温度协同控制逻辑后,控制精度明显改善,变负荷瞬态过程中的蒸汽温度波动幅度降低;升、降负荷过程中蒸汽温度累积偏差最大分别降低了40.9%和15.7%。

双机并车推进装置瞬态扭振响应研究

传统的频域稳态计算无法了解轴系扭转振动瞬态特性,以某柴油机双机并车装置为研究对象,基于集总参数法建立扭振计算分析模型,通过与经典模型对比,验证模型的正确性。在Matlab分析平台上,使用NewMark-β法,进行时域扭转振动分析。针对并车过程中两柴油机相位差的随机性,得到并车过程两柴油机最不利的相位差角,以及曲轴应力随并车产生的相位差、柴油机转速的变化规律。借用BV043-85冲击分析标准,探讨并车过程瞬态冲击对轴系的影响,以及冲击载荷在轴系中的传递规律。结果表明,瞬态响应计算方法可为柴油机双机并车推进装置的振动分析及故障诊断提供理论支撑。

含电磁分流阻尼双层准零刚度隔振系统的动力学特性分析

双层准零刚度隔振器(Two-stage quasi-zero-stiffness vibration isolator,TQZS VI)可以有效地抑制低频振动以及迅速衰减高频振动,电磁分流阻尼器(Electromagnetic shunt damping,ESD)也被证明是从振动结构收集能量的可行方式。通过集成TQZS VI和ESD,提出了一种能够实现振动控制和能量收集双功能的新型TQZS VI。所提出装置的准零刚度是通过垂直弹簧与两个并联的横向弹簧实现的,电磁分流阻尼作为上下层之间的黏性耗散元件,由连接到外部谐振电阻-电容-电感(Resistance-capacitance-inductance,RCI)串联电路的ESD提供。首先,建立了含电磁分流阻尼双层准零刚度隔振器(Two-stage quasi-zero-stiffness vibration isolator with electromagnetic shunt damping,ESD-TQZS VI)的力学模型和数学模型。然后,采用谐波平衡方法(Harmonic balance method,HBM)和弧长延拓方法求解了ESD-TQZS VI的幅频响应方程。从力传递率和输出功率的角度,分析了系统参数对振动隔离和能量收集性能的影响,发现大阻尼比有利于衰减谐振峰,同时对能量收集影响较小;大分流电阻不利于衰减谐振峰,而且会使得系统隔振频带变窄。最后,揭示了参数优化后ESD-TQZSVI的分岔及吸引子共存特性。结果表明,ESD-TQZS VI能够显著衰减低频振动的谐振峰值,同时实现振动能量收集。