“自动控制原理”中频域串联校正的教学探讨

基于系统期望开环伯德图,阐述了滞后环节和超前环节的有利和不足。以一个系统的完整校正过程为例,给出补偿环节的类型和幅穿频率的选择,提供环节参数的公式计算,使读者能够对系统串联校正这个复杂工程问题获得更深入和全面理解。通过对“自动控制原理”课程中频域串联校正的教学内容和思路、改革措施和实践效果进行探讨,为频域串联校正教学提供一个参考。

粗糙表面弹塑性接触连续光滑指数函数模型与法向接触刚度研究

针对微凸体在完全弹性、弹塑性和完全塑性变形阶段接触载荷和接触面积的不连续、跳跃和不光滑,以及平均接触压力的不单调问题,提出了一种新颖的近似指数形式的解析模型。在此基础上,利用分形理论进一步建立了粗糙表面在三阶段接触时的法向接触刚度和法向接触载荷与真实接触面积之间的解析模型,并进行了无量纲化处理。仿真分析了分形维数D、塑性指数Φ以及无量纲分形粗糙度参数G*对无量纲法向接触刚度K*_n和无量纲法向接触载荷F*_n的影响规律,并分析了K*_n随F*_n的变化规律。模型的仿真结果表明:K*_n和F*_n都随着无量纲真实接触面积A*_r的增大而增大;随Φ的增大或G*的减小,K*_n和F*_n的增速都变大;F*_n的增速随D的变化是先减小后增大,而K*_n的增速是指数增大;K*_n随F*_n的增大而增大,在D从1.1到1.9的变化过程中,K*_n随F*_n的增速是先增大后减小,在D>1.51时,随着G*的减小,K*_n随F*_n的增速明显变大。利用法向接触刚度模型计算了哑铃模型的固有频率,计算结果与实验结果比较一致,验证了模型的准确性。

基于小波分析和Hilbert变换的滚动轴承故障诊断

针对滚动轴承故障信号的非平稳和调制特点,使用小波分析对包含故障信息的信号进行分解、重构。应用Hilbert变换进行解调和细化频谱分析,提取了故障特征频率,判断轴承故障模式。小波分析和希尔伯特(Hilbert)变换结合对滚动轴承局部损伤故障的检测是有效的。

考虑分布域扩展因子的结合面法向接触阻尼建模

为了准确计入微凸体接触面积分布对结合面特性的影响,提出了考虑分布域扩展因子的结合面法向接触阻尼分形模型。以分形理论为基础,采用Majumda-Bhushan修正模型,引入微接触大小分布域扩展因子,分析了结合面法向总载荷与接触面积的关系。利用阻尼耗能机理,提出了将结合面法向接触特性等效为弹簧和黏性阻尼器的动力学系统,推导出结合面法向接触阻尼损耗因子,进而建立结合面法向接触阻尼模型,并进行了归一化处理。仿真结果表明:结合面归一化法向接触阻尼随着分形维数的增大而增大,随着应变指数的增大而减小;归一化法向接触载荷和归一化分形粗糙度参数对结合面归一化法向接触阻尼的影响趋势均与分形维数所处范围有关。线轨滑台上进行的试验表明:试验模态参数与理论模态分析结果一致,所提模型能够准确地描述结合面的动态特性。

基于边频分析的齿轮故障诊断

在齿轮故障诊断中,故障信号对某一特征信号的调制作用,在其频谱图上产生边频带。这些边频带是以齿轮的啮合频率为中心,以轴的旋转频率为间隔的边频带,同时,使用边频分析解决实际问题时还以细化频谱分析作为基础,保证分析的精确性。最后利用频谱细化图的边频带对机械设备中齿轮故障进行分析和诊断,很好的判定出故障所在位置和原因。

不同测试方法下试验模态分析的对比

以实模态分析理论为基础,对钻架模型系统进行典型试验模态分析和基于ODS(Operation Deflection Shapes)测试方法为基础的试验模态分析,分别识别出系统的模态参数,并进行对比分析。

基于试验模态的台钻动态特性研究

台钻的整体动态特性研究对于其设计和制造有一定的指导作用。试验中使用丹麦B&K的PULSE-3560C采集系统和ME'Scope软件,采用变时基采样方法并且结合增强频域分解技术对台钻进行整体试验模态分析,得到台钻模态参数。由此分析台钻的动态特性,对其整体设计提出了修改的建议,最后的试验数据可为进一步的动态修改提供理论依据。

一种切换参数PI控制器的分析与设计

针对典型化工过程阶跃负载干扰下的期望响应,用两种方法整定PI控制器:相位和增益裕度限制的幅值穿越频率优化法和最大灵敏度约束的积分增益优化法。两种PI控制器有一种互补性,据此提出依响应状态而切换PI控制器参数的方法。仿真表明所提方法对频率响应单调的系统是有效的。

阻尼比约束的时滞系统最优PI调节器设计

对含有时滞的低阶过程,提出了基于阻尼比约束的比例积分(PI)调节器最优化设计方法。由系统闭环特征方程可导出PI调节器的比例增益和积分增益与系统阻尼比和振荡频率的显示关系,在特定阻尼比下能够得到使系统积分增益最优的参数值。同时,对于不同PI调节器,也能够图解分析控制系统的阻尼比。针对低阶时滞过程,给出了能用于参数自整定的最优PI运算方法。仿真表明,该方法所得PI控制系统针对不同时滞过程都有满意的鲁棒性和积分性能,对其他过程控制器参数优化有极大借鉴作用。

应用振动测试分析诊断XA6132铣床故障

为保证机床的机械运转状态达到规定振动指标,应对机床进行振动测定。通过频谱分析对振动信号进行分析、提取和判断,找出故障位置和产生的原因,给出解决办法,并根据机床运转状况制定维护措施。以XA6132铣床为对象进行实例分析,结果表明,理论分析与实测结果相吻合。

灵敏度约束的自整定最优比例积分控制器

针对一阶延时(FOPDT)模型,考虑到阶跃负载的干扰,以最小化时间乘绝对误差积分或最大积分增益为目标,利用数值优化运算获取比例积分控制器参数。在过程惯性时间与时滞时间之比的大范围内,通过寻优数值拟合出控制器参数调整公式。最后,用双通道继电器闭环测试获取过程信息,建立近似的一阶延时模型来自动整定控制器参数。仿真结果证明了此方法的有效性。

一阶时滞过程二自由度PID控制器优化法

在前馈加反馈的二自由度控制结构中,反馈PID控制器用于抑制负载扰动,同时使闭环系统有合适的鲁棒稳定性,而前馈控制器是在反馈PID基础上引入比例加权系数和微分滤波系数实现,目的是使设定值响应速度快且超调小.PID参数和前馈系数都是依时间绝对误差积的积分(ITAE)最优而得.针对工业上典型的一阶时滞过程,利用计算机优化和拟合运算,得到控制器的最优设定公式.仿真表明,建议方法对时滞过程是有效的.

滚动轴承的故障诊断

针对滚动轴承故障信号的非平稳和调制特点,使用小波分解,对包含故障信息的信号进行分解、重构。应用Hilbert变换进行解调和细化频谱分析,提取了故障特征频率,判断出滚动轴承故障模式。小波分解和Hilbert变换结合对滚动轴承局部损伤故障的检测是有效的。

复合形法解决多维非线性有约束优化问题

由于实际工程中的优化问题大多为多维非线性有约束优化问题 ,本文针对问题考虑了搜索方向和约束条件 ,提出较为实用而且简便的复合形法来确定搜索区间。用其解决了一些实际问题 。

时滞不稳定过程PID控制器直接设计法

直接在时域上设计时滞不稳定过程比例积分微分(PID)控制器。采取双回路三环节的控制结构,目标是优化两个时域指标-阻尼系数和积分增益。然后,合并三个环节得到设定值加权PID控制器。仿真表明该方法是有效的,具有好的鲁棒稳定性和性能。

边频分析在铣床故障诊断中的应用

对XA6132铣床主轴传动系统的振动进行测定,首先进行信号的频谱分析,观察确认有用后,进行细化处理,然后用边频分析技术对频域信号进行分析,提取信号并分析处理,找出了故障位置,并得到了故障产生的原因。

基于ODS测试方法的钻架模型试验模态分析研究

以实模态分析理论为基础,研究了基于ODS测试方法试验模态分析理论,分析了其应用范围及使用条件。以钻架模型为实例,研究了其ODS测试方法试验模态,识别其模态参数,分析其测试结果。

-150m大巷扩修联合支护技术研究与实践

云驾岭矿-150 m运输大巷二采段支护方式为锚网喷支护或U型钢支架与喷射混凝土支护,受地质条件及开采压力等影响,巷道破坏严重,并决定扩修。介绍了扩修施工中所采取的联合支护技术,实践证明,扩修后较原有支护效果明显,减少了巷道维修率,解放了跨采工作面的煤炭资源。

较薄中厚煤层综合机械化技术研究

介绍了较薄中厚煤层综采设备的选型、改造、配套、并对其开采工艺进行了技术研究。在郭二庄矿12202工作面实验成功,并取得了较高的单产和工效。

非线性积分器特性分析与仿真

提出了一种新的积分器,并同线性积分器、Clegg积分器和王勇积分器进行了比较分析和仿真。它利用MATLAB符号数学工具箱中函数计算了积分器的谐波数据,利用其Simulink建立了各积分模块,方便连接成控制系统仿真。分析和仿真发现,新积分器相位滞后小,具有消除稳态余差能力。而Clegg积分器和王勇积分器不能消除稳态余差,仅应用在特定对象中。