非线性摩擦力对碰摩转子-轴承系统混沌运动的影响

在考虑轴承油膜力和非线性摩擦力的基础上,构造了具有碰摩故障转子-轴承系统的动力学模型,对碰摩故障转子在运行过程中的非线性行为进行了研究,并分析了转静件间相对速度影响因数对转子分岔与混沌运动的影响·发现随着速度影响因数的增加,在亚临界转速区,拟周期和混沌运动区域增大;在超临界转速区,混沌运动区域减小,碰摩力的作用效果增大,拟周期运动逐渐演变为周期3运动·该结果为转子-轴承系统的故障诊断提供了依据和参考·

高速直线运动系统非线性摩擦力建模研究

在分析摩擦力非线性特性的基础上,针对高速直线运动系统建立了一种简单有效的空间摩擦力模型,引入附加摩擦力的概念描述了工作状态下扰动因素引起的摩擦力。分析并仿真了工作负载、移动单元质心偏移和运动耦合等扰动因素对摩擦力的影响,仿真与实验结果基本一致。提出的摩擦力模型更接近实际,拓宽了模型的应用范围,有望在高速直线运动系统轨迹跟踪控制中取得更好的效果。

复杂接触运动下非线性摩擦力的求解

提出了复杂接触运动下求解接触非线性摩擦力的数值轨迹跟踪方法,利用该方法对几种复杂接触运动下的非线性摩擦力进行了计算。计算结果表明:数值方法在分析二维接触椭圆运动时可以得到更准确的结果;计算接触面摩擦力时不能忽略法向运动与切向运动之间的相位差,该相位差对接触状态的转变、摩擦力的大小以及迟滞回线的形状都有很大的影响;对于接触面的三维运动,必须同时考虑法向运动与接触面内两个方向切向运动之间的耦合;数值轨迹跟踪方法可以方便地求解一维、二维以及三维接触运动下的非线性摩擦力,为求解带干摩擦阻尼结构的动态响应提供了一种实用算法。

基于干扰抑制和非线性摩擦力补偿的速度环PI控制器抗饱和设计

针对永磁同步电机速度调节器积分饱和导致动态品质变差的问题,提出一种新型的抗饱和(AW)设计方法。该AW方法首先把模型的不确定性视为系统的干扰;然后为了改善系统性能和提高抗干扰能力,在比例积分(PI)控制策略基础上,对速度环设计一种基于摩擦模型补偿和扰动观测补偿的复合控制方法;最后把PI控制器退饱和后从比例(P)模式重新进入PI模式的系统响应看作是带有初始值的系统响应,同时利用时域下的系统误差动态响应方程推导出系统无超调的误差和积分条件,当系统进入饱和时,系统以最大加速度运行,直到满足条件才重新进入PI模式,并给积分赋初始值。研究结果表明:该方法确保退饱和系统的优良的动态性能和无超调运行。与现有条件积分方法及其改进的方法相比,仿真和实验结果验证该新型AW设计的可行性及优越性。

遗传算法与LuGre摩擦模型的非线性摩擦力观测器设计

广泛存在于机械系统中的摩擦现象在系统处于低速运动时会表现出复杂的强非线性特征,将大幅度降低系统位置控制性能,因此需要将摩擦现象进行模型化分析并纳入系统特性。对常见的摩擦模型进行了介绍和分析;并以能够较为全面描述摩擦现象丰富特性的LuGre摩擦模型作为基础,讨论并分析了其数学特性;采用遗传算法对其6个未知参数进行识别,设计了一种非线性摩擦力观测器。通过仿真与试验,对遗传算法的有效性和摩擦力观测器的效果进行了验证。试验表明,提出的摩擦观测器与传统摩擦模型相比,能使系统跟随滞后量减小40%,实现系统理想的控制性能和轨迹跟踪精度。

机器人非线性摩擦力补偿与控制

本文应用控制理论分析了非线性摩擦力因素对机械手电机侗服控制系统的影响,提出了一种对非线性摩擦力补偿及改善系统动态特性的方法。仿真结果表明,这种方法是可行的。

摩擦力作用下电液伺服系统非线性动力学行为

以电液伺服系统为研究对象,重点探究了非线性摩擦力对系统动态特征的影响规律.根据非线性动力学原理,建立了电液伺服系统的非线性动力学模型.通过理论研究,指出非线性摩擦力作用可以用Van Der Pol方程描述.通过数值试验分析,揭示了系统内在的分岔现象及典型非线性动力学行为.用非线性动力学研究方法对实测的电液伺服系统的动态数据进行了深入分析,揭示了摩擦力引起的"极限环型振荡"现象.发现摩擦力的非线性作用会引起电液伺服系统在工作过程中发生非线性振动,其对系统动态特征的影响不容忽视,在系统建模与动态特性研究时应该将摩擦力的非线性作用考虑在内.

重载货车转向架非线性干摩擦力等效线性化及在车桥耦合中的应用

采用基于振动周期内平均功率相等的描述函数法,对重载货车转向架的非线性干摩擦力进行等效线性化,即将斜楔与摇枕间的垂向和横向非线性摩擦力线性等效为垂向和横向线性阻尼力,将旁承和心盘处的回转摩擦阻力矩线性等效为回转摩擦阻尼力,进而建立重载货车的等效线性动力学模型。以C80型重载货车为例,分别采用给出的等效线性动力学模型和非线性动力学模型进行重载货车动力学仿真计算。结果表明:等效线性动力学模型虽然小幅度增大了车体的垂向和横向平稳性指标、轮轨横向作用力、脱轨系数和轮重减载率,但是仍在GB/T 5599—1985标准范围内,满足其各项评价指标要求,验证了用描述函数法对非线性干摩擦力等效线性化的正确性和合理性;说明基于描述函数法的重载货车等效线性动力学模型可以替代复杂的非线性动力学模型进行重载货车通过既有桥梁的车桥耦合动力响应分析,为重载货车的非线性悬挂系统参数优化和车桥耦合动力学性能分析提供了新的有效途径。

滚动轴承系统摩擦振动的非线性研究

针对滚动轴承摩擦振动系统,建立了在非线性摩擦力作用下的耦合动力学方程,并运用Runge-Kutta-Felhberg算法进行求解,着重分析了摩擦润滑和结构参数对滚动轴承系统运动特性的影响。研究表明,非线性摩擦力对滚动轴承的周期运动有明显的抑制作用,可以通过调整摩擦润滑主要参数来改善系统的动态稳定性,为滚动轴承的理论设计和故障动态监测提供了理论依据。

模锻压机低速运行摩擦力的参数辨识与补偿控制

重型模锻压机低速运行时极易出现爬行、抖动等现象,非线性摩擦力是该现象的主要成因.文中首先建立了40MN等温模锻压机低速运行时的动态特性测试系统,进行了锻件的等温模锻试验,获得了压机在低于5μm/s的超低速度下运行时的加速度数据;然后基于Stribeck非线性摩擦模型,采用粒子群算法对摩擦力参数进行辨识并进行了验证;最后建立了重型模锻压机非线性摩擦的T-S模糊模型,并应用于摩擦前馈补偿控制系统.结果表明,Stribeck非线性摩擦模型可以较好地描述压机低速运行时的非线性摩擦,基于T-S模糊模型的摩擦前馈补偿能极大地提高非线性摩擦作用下系统的动态性能.

数控伺服进给系统中的非线性预测控制

在分析数控加工过程中进给伺服系统的非线性摩擦力因素的基础上,提出了位置环非线性预测控制器设计方案。该控制器采用了RBF神经网络实现预测模型及其在线校正,黄金分割法进行滚动优化计算。并在Matlab环境下进行了仿真,实验结果表明,预测控制器能有效地改善系统控制质量,抑制非线性摩擦力带来的不利影响。

基于模糊神经网络的自动冲床送料系统摩擦力自适应控制研究

在分析摩擦力非线性特性的基础上,讨论了摩擦力的模型及其对伺服系统的影响。针对变压器专用绝缘条形材料自动冲床的摩擦驱动系统建立了一种基于模糊神经网络PID的控制系统,并通过实验研究将其与常规PID控制系统相比较,实验结果证明,该方法能有效改善系统的动、静态性能,很适合用于对不确定对象的控制。

基于GA的非线性电机自适应模糊滑模控制器设计

提出一种基于GA的自适应模糊积分型滑模控制策略,并将其用于具有非线性动态摩擦力的单轴运动控制系统中。控制器由自适应模糊控制项和补偿控制项组成,自适应模糊控制项用来逼近理想滑模控制律,补偿控制项用来补偿逼近偏差,利用李亚普诺夫稳定性理论推导出模糊规则和补偿控制项中逼近偏差边界在线自适应律,采用遗传算法优化自适应律中参数。仿真和实验结果表明了该控制策略的有效性。

林木果球采收机械臂动力学参数辨识及补偿

由于林木果球采收机械臂的工作场景复杂,对机械臂控制精准度的要求越来越高,研究机械臂动力学模型对其控制精度的影响非常重要。为提升机械臂的控制精度,提出一种在优化后的激励轨迹下基于最小二乘法和高斯混合模型(GMM)的3次迭代整体参数辨识方法。该方法以6自由度机械臂构型为例,通过建立动力学模型及QR(正交三角)分解得到最小参数集;通过轨迹优化算法得到激励轨迹的优化参数,进而得到优化的激励轨迹;得到轨迹后,依次对关节力矩采用迭代加权最小二乘法进行理论辨识,构建区分关节高、低速的非线性模型对机械臂非线性摩擦力进行拟合,用GMM算法来补偿无法精确建模的不确定力矩分量。在COMAN R5机械臂上进行试验测试,结果表明,所提出的轨迹参数优化方法将条件数从329减少到193,力矩残差的平均均方根从9.53降低到6.14,从而证明激励轨迹和辨识方案的可行性和有效性。

叶片干摩擦阻尼减振技术研究综述

采用干摩擦阻尼结构抑制燃气轮机叶片振动的方法得到国内外学者的广泛关注。从动力学模型建立、非线性振动稳态响应求解方法和阻尼减振试验等方面对叶片干摩擦阻尼减振技术进行了较为详细的综述,总结了干摩擦阻尼减振技术在理论计算和试验设计方面的研究现状,分析了干摩擦阻尼减振的影响因素,提出了阻尼减振技术所存在的技术困难。最后,归纳了国外阻尼减振技术的新思路、新方法,提出了叶片干摩擦阻尼减振技术在未来的应用前景和发展方向。

非对称油膜力作用下碰摩转子系统动力学分析

综合考虑非对称油膜力、非线性刚度和非线性摩擦力的影响,建立了碰摩转子系统动力学模型。采用数值分析方法分析了碰摩转子系统的非线性动力学行为,研究了转速、非线性刚度比和速度影响因数对碰摩转子系统分岔和混沌行为的影响。发现非对称油膜力、非线性刚度和非线性摩擦力对转子系统动力学行为的影响与转速有很大关系,碰摩转子系统可以在较大参数范围内出现混沌运动状态,并且混沌运动的演化规律更为复杂。研究结果为今后有效识别同类转子故障提供可靠的理论基础和参考依据。

基于GA和单纯形法的直流电机参数辨识

提出一种基于优化算法的非线性系统参数辨识的方法。针对直流电机非线性摩擦力和饱和特性,建立直流电机的非线性模型。利用遗传算法的全局寻优特性和单纯形法快速的收敛性,通过获取充分激励的实际系统运行的输入输出数据,辨识出包括非线性摩擦力在内的直流电机所有的8个模型参数。获取系统实际运行的输入输出数据,分别验证电机运行于死区、饱和区和线性区时,模型辨识的精度。这种方法可以方便地应用于其他非线性系统参数辨识中。

机器人动力学模型识别新方法

准确的动力学模型在先进的机器人轨迹跟踪控制中扮演了一个非常重要的角色．通过分析关节的非线性摩擦力的特点,提出了一种新颖的机器人动力学模型识别途径．同时应用最小均方差方法和支持向量机算法,可以准确地识别机器人的线性和非线性耦合的动力学模型．对一自由度机器人系统的实验结果表明,相对于传统方法,其动力学模型的建模精度更高．

变参数双模糊控制器在摆动气缸位置伺服系统中的应用

针对比例流量阀控制的摆动气缸位置伺服系统的强非线性和不确定性,提出采用基于经验知识的模糊控制。为了克服模糊控制的控制精度低的缺点,设计了变参数双模糊控制器,即根据位置偏差切换“粗调”和“细调”模糊控制器,两个控制器控制规则相同,但参数不同。实验研究表明,在摆动气缸位置伺服系统中采用该控制器,能获得较好的控制效果。

基于径向基函数神经网络滑模控制的运动控制系统

针对运动控制系统的非线性动态摩擦力,为提高系统的位置跟踪精度,利用一种径向基函数(RBF)神经网络滑模控制方法。采用一种具有指数形式的非线性摩擦力,利用径向基函数神经网络在线估计系统的不确定动力学,利用李亚普诺夫稳定性理论推导出网络权值的在线自适应律。仿真结果表明了该控制策略的有效性。