施工升降机齿轮齿条时变啮合刚度规律分析

齿轮齿条传动是重要的机械传动方式之一,将齿轮的回转运动转变为齿条或齿轮的直线往复运动,其啮合时产生的时变啮合刚度是齿轮齿条啮合的主要激励形式,对系统噪声与振动产生了一定的影响。本文依据施工升降机齿轮齿条模型,针对齿轮齿条时变啮合刚度,基于势能法与叠加法提出齿轮齿条时变啮合刚度解析计算模型,并利用有限元法验证了计算模型的正确性。同时,在解析模型的基础上,分析了齿轮齿条齿宽、啮合中心距对齿轮齿条时变啮合刚度的影响规律。结果表明,建立的解析计算方法能够准确计算齿轮齿条时变啮合刚度,为齿轮齿条传动系统动态特性分析提供了理论基础。

吊装用起重机自动定位视觉伺服控制

传统起重机自动定位方法精度低,稳定性差,不能形成真正的闭环控制,现有起重机视觉定位方法普遍存在抗扰动性能差和视觉雅可比矩阵参数难以获得等问题。为了解决外部扰动影响视觉伺服定位精度和稳定性的问题,建立了扰动工况下吊装末端执行器的位姿数学模型,提出一种基于自抗扰控制器的视觉伺服扰动抑制方法。根据图像投影特性,得出雅可比矩阵参数与图像特征微分关系方程,设计了雅可比矩阵参数估计值自适应更新率,并建立闭环动力学方程。根据图像特征误差,构建李亚普诺夫函数,给出了系统稳定性证明。进行仿真与实验分析,结果表明:当视觉误差收敛后,位置与速度曲线均趋于零值,说明在视觉不确定性和恒定、瞬时扰动的情况下,本文方法仍然具有令人满意的定位精度。通过与其他控制方法的对比结果分析可知,本文方法在保证视觉伺服系统定位精度的同时,能够加快视觉误差的收敛速度,具有更好的稳定性,因此,适用于吊装用起重机自动定位视觉伺服系统。

基于能量耦合的船舶起重机消摆控制

为了解决船舶起重机在外部海浪干扰下负载摆动幅度大、小车定位精度不高、抗干扰能力差的问题,通过非线性能量耦合方法,应用欧拉-拉格朗日方程对带有船舶横摇以及船低沉降的船舶起重机进行动力学建模,然后构造了一种复合型误差信号来增强小车运动特性以及船舶载荷摆动的耦合关系并将动力学模型转化。在此基础上设计控制器,并进行了基于李雅普诺夫(Lyapunov)方法的稳定性证明和仿真模拟实验。验证了该方法在复杂情况下的可行性,实现船舶起重器系统在平衡点的渐进稳定性。可见所提的控制方法具有良好的控制性能、适应性和鲁棒性。对于运输过程中摆角抑制、系统定位和效率提高具有良好的效果。

基于观测器的转子系统不对中早期故障

在旋转机械故障中,转子系统不对中故障十分常见。针对传统数据周期采样会出现通讯浪费的问题和系统发生故障时会带来严重损失的情况,研究数据量化和故障的早期判断具有现实意义。采用Luenberger区间观测器的故障诊断方法,通过引入L_(1)/H_(∞)性能参数提升观测器残差的故障敏感度和鲁棒性,并且建立新式混合量化器,分析数据量化前后数据变化和量化对故障诊断影响。实验结果表明,故障敏感度的提高可以更早的判断故障是否发生,数据经过量化后减轻了通讯压力并且不影响故障判断,证明本文方法的有效性。

不稳定子系统组成的离散时间切换系统区间观测器设计

目的研究离散时间切换系统区间观测器的设计,实现所有子系统不稳定的离散时间切换系统状态估计,解决电主轴等复杂系统的状态监测。方法针对不稳定子系统组成的离散时间切换系统设计区间观测器,通过构造一类递减Lyapunov函数,利用驻留时间方法给出误差系统的指数稳定条件。结果在数值仿真中,所有子系统的状态不稳定,采用切换策略后所有子系统不稳定的离散时间切换系统状态稳定;区间观测器在未知干扰的影响下,仍然可以估计出离散时间切换系统状态。结论笔者提出的离散时间切换系统状态估计方法可为日后研究电主轴等复杂系统的状态监测提供理论基础。

基于压缩采集特征提取与CNN_SVM的滚动轴承的故障诊断

目的 针对传统卷积神经网络训练时间长、易过拟合、故障诊断精度低、抗噪能力差等问题,提出一种基于压缩采集特征提取与CNN_SVM的滚动轴承的故障诊断模型,降低滚动轴承故障数据的冗余度。方法 首先,使用压缩采集技术去除实验样本中的冗余信息;然后,使用三层卷积神经网络(CNN)对采集数据进行故障特征提取,在网络中加入Dropout层、Batch Normalization层、全局平均池化层来防止网络的过拟合,加强网络提取特征的能力;最后,用多分类支持向量机(SVM)对提取特征进行分类。结果 研究表明:模型对故障诊断精度达到了99.4%,比CNN_SVM,PCA_SVM,1D_CNN等模型故障诊断效果突出,对含噪的实验数据具有去噪功能。结论 笔者所提出的模型诊断精度高,且具有很强的学习能力和降噪能力。

伴有初始负载摆角的桥式起重机能量防摆控制

桥式起重机是一种广泛应用的大型搬运设备,在实际工作过程中,台车运动时会产生伴有初始负载摆角的负载摆动,影响工作效率并带来安全隐患.针对这种情况,设定期望的台车误差轨迹和摆角误差轨迹,将桥式起重机动力学模型转换为误差跟踪动力学模型,提出一种基于能量分析方法的桥式起重机防摆控制策略.通过LaSalle不变性原理和Lyapunov方法对闭环系统的稳定性进行理论分析.仿真与实验结果表明,所提防摆控制方法的控制性能几乎不受初始负载摆角的影响,可以保证桥式起重机在无初始负载摆角和带有初始负载摆角的情况下都能取得良好的控制效果,能够驱动台车准确到达目标位置,有效抑制并快速消除负载摆角,同时对外部扰动具有很强的鲁棒性.

基于能量分析的桥式起重机防摆控制方法

针对欠驱动桥式起重机在自动化驾驶研究中负载升/落吊运动与台车水平位移联动时,负载摆动抑制效果和控制性能不能满足实际工程需要,易造成安全事故的问题,提出一种基于能量分析的桥式起重机联动系统非线性耦合防摆控制器.采用非线性耦合控制方法,构造新型储能函数,设计出非线性耦合防摆控制器.利用LaSalle不变性原理和Lyapunov方法对该闭环反馈系统稳定性进行严格的数学分析.理论推导、仿真与实验结果表明:相比于非线性跟踪控制器和局部反馈线性化控制器,所提非线性耦合防摆控制器具有更佳的控制性能,不仅提高了负载的吊运效率,而且能够有效抑制和快速消除负载摆角;在添加外部扰动的情况下,仍能取得良好的控制效果,具有较强的鲁棒性,为桥式起重机联动系统提供了一种新的防摆控制方法.

基于改进观测器的故障检测方法

提出一种基于改进观测器的故障检测方法.首先,设计一种改进的观测器,该观测器相比于Luenberger观测器拥有更多的设计自由度;然后,引入l_(1)/H_(∞)性能指标提升观测器产生残差的干扰鲁棒性和故障敏感度,自适应阈值的设计可以有效避免故障预警的误报;最后,通过仿真和实验验证所提出方法的有效性.

风电维修起重平台夹紧机构的动力学分析

利用ProE软件建立风电维修起重平台及夹紧机构的三维模型,利用ANSYS Workbench中的瞬态动力学分析模块对夹紧机构在吊臂突然加载和突然卸载这两种危险工况下进行动力学分析,得到夹紧机构连接点处的位移、速度和加速度随时间的响应曲线。模拟风电维修起重平台在实际工作中可能遇到的危险工况,对保证风电维修起重平台安全的夹紧机构进行动力学分析,完成对维修平台的整机稳定性分析,确保了维修平台高空作业的可靠性。为风电维修起重平台的设计制造提供参考,有一定借鉴意义。