尾减速器轴承预紧对锥齿轮接触印痕和齿隙的影响规律研究

尾减速器是直升机传动系统的重要部件,轴承预紧是尾减速器装配的关键环节,直接影响直升机尾旋翼的平稳性、寿命及噪声。根据轴承支撑构型建立预紧螺栓的受力模型,得到螺栓的拧紧力矩及施加在支撑面上的轴向力;基于受力关系建立尾减速器轴承预紧有限元分析模型,根据分析结果提取了锥齿轮副的安装误差,处理得到:弧齿锥齿轮副的齿面间隙随着力矩的增大而减小,印痕位置随着力矩的增大有逐渐向大端移动的趋势;试验结果与有限元计算结果吻合性较强,方法可进一步推广到其他类型减速器中。

自动驾驶半挂车辆转向齿隙补偿控制研究

为了保障自动驾驶半挂车辆轨迹跟踪控制的有效性,提出一种考虑转向系统齿隙补偿的控制方法。建立基于三自由度车辆动力学模型的轨迹跟踪模型,在此基础上设计基于线性二次型调节器(LQR)的轨迹跟踪控制器。建立考虑左右两侧差异的转向系统齿隙模型,并设计基于递推最小二乘法的齿隙模型参数辨识方法。利用辨识得到的参数建立转向齿隙逆模型,补偿轨迹跟踪控制器的输出。采用实车数据和仿真数据分别验证了齿隙模型参数辨识方法,基于TruckSim-Simulink联合仿真平台验证了齿隙补偿控制。结果表明,所设计的辨识方法可以快速识别出转向系统模型左右两侧的转向传动比和齿隙,考虑齿隙补偿的轨迹跟踪控制精度和稳定性明显提升。

基于新型趋近率的含齿隙随动系统鲁棒控制

针对一种含齿隙随动系统高精度、快响应、鲁棒能力强的控制需求,提出了一种基于新型滑模趋近率的鲁棒控制策略。首先在位置环设计过程中引入了积分非奇异终端滑模控制器,能有效克服系统结构参数的变化,并提高了响应能力;其次利用线性扩张状态观测器将传动结构中的齿隙因素视作外在扰动之一进行补偿,增加了系统的稳定性与鲁棒能力;最后基于设计的新型滑模趋近率克服了控制量的抖动问题,通过联合仿真实验证明了所提出方法的有效性。

考虑时变侧隙与时变轴承刚度的含质量偏心齿轮系统动力学分析

为了探究齿侧间隙与轴承刚度的时变特性对含质量偏心齿轮系统动态特性的影响,结合其耦合后的动力学模型,并利用龙格库塔(Runge-Kuta)算法,求解了时变侧隙和时变轴承刚度;根据不同偏心距,对齿轮系统进行了动态响应分析。首先,根据几何关系建立了因轴承变形引起的时变齿侧间隙模型,利用赫兹接触理论推导了滚动轴承时变轴承刚度公式;然后,基于时变齿隙与时变轴承刚度,建立了含齿面摩擦与质量偏心的六自由度直齿轮系统动力学模型;最后,分析了在不同偏心距下齿隙与轴承刚度的时变特性对齿轮系统动态响应的影响。研究结果表明:考虑齿隙和轴承刚度的时变特性后,动态传递误差幅值相比恒定齿隙和轴承刚度所对应幅值分别提高了16.46%、2.02%;偏心距从0 mm增加到0.5 mm及1 mm时,其对应系统的最大边频幅值从0μm增加到0.19μm和0.33μm;质量偏心会影响系统动态响应,且随偏心距的增大,其由稳定的周期运动变为有波动性的周期运动,波动幅度与偏心距成正相关;同时,质量偏心会导致系统出现边频,边频幅值随偏心距的增大而增大;因此,应将偏心距控制在合理范围内,以防其过大而引起齿轮系统发生不稳定现象。

轴间差速器锥齿轮齿隙控制与疲劳寿命实验

锥齿轮作为轴间差速器的关键核心零件,其可靠性直接影响着驱动桥之间的差速功能和传动能力。研究从齿隙控制角度改善锥齿轮疲劳寿命,解决了实际使用过程中锥齿轮齿隙选取盲目的问题。采用模块化设计思想,建立了齿隙控制尺寸链,提出在输入轴上增加台阶,精确控制锥齿轮齿隙的方法;通过轴间差速器锥齿轮疲劳寿命台架试验装置,探索出轴间差速器锥齿轮总齿隙的最佳控制范围为[0.30,0.60]mm;得知齿隙变化对锥齿轮齿面接触与齿根弯曲疲劳寿命影响明显,而合理的齿隙控制可使齿面接触疲劳寿命提升29%。研究为提高轴间差速器锥齿轮的疲劳寿命提供了理论和实验依据。

齿隙非线性研究进展

系统地介绍并总结了近年来齿隙非线性控制领域的研究成果。对不同齿隙模型作了分析,总结了目前齿隙非线性的补偿方法,结合齿隙位于被控对象中不同位置的控制系统,介绍了各种控制理论和控制策略在齿隙非线性控制领域的研究进展,并展望了该领域未来的研究方向。

考虑齿隙伺服系统的反步自适应模糊控制

针对具有未知参数和齿隙非线性的机电伺服系统,引入一种近似死区函数建立了系统的数学模型,给出了死区函数中参数的选取方法.用两个自适应模糊逻辑系统在线逼近机电伺服系统中的未知参数和非线性环节,从而避免了对每个未知参数推导自适应律.基于反步法设计了自适应模糊控制器,可抑制未知参数和齿隙非线性对系统性能的影响.采用Lyapunov方法证明了位置跟踪误差的指数收敛性.与PID控制方法对比的仿真实验表明,本文方法能够显著减小齿轮间传递力矩的振荡,并具有很好的控制精度和鲁棒性.

机电伺服系统齿隙补偿及终端滑模控制

针对机电伺服系统存在的齿隙非线性及参数时变问题,提出无抖振全阶终端滑模控制补偿策略。设计连续可微函数逼近齿隙非线性环节的死区模型,将拟合误差、未建模动态及外部干扰叠加视为类似干扰项,建立拟合系统的状态空间模型,并划分为3个子系统,采用反演控制思想设计终端滑模控制器,使跟踪误差在有限时间内收敛到零点较小邻域,实现对齿隙的精确补偿。应用Lyapunov方法分析有限时间收敛条件及控制参数对系统的影响。通过实验验证了控制策略的有效性。

齿隙非线性输入系统的迭代学习控制

针对一类具有输入齿隙特性的非线性系统,提出一种实现有限作业区间轨迹跟踪的迭代学习控制方法.在系统不确定项可参数化的情形下,基于类Lyapunov方法设计迭代学习控制器,回避了常规迭代学习控制中受控系统非线性特性需满足全局Lipschitz连续条件的要求.对未知时变参数进行泰勒级数展开,参数估计采用微分学习律,并在控制器设计中,采用双曲函数处理级数展开后的余项以及齿隙特性里的有界误差项,以保证控制器可导,且可抑制颤振.引入一级数收敛序列确保系统输出完全跟踪期望轨迹,且闭环系统所有信号有界.

具有输入齿隙的一类非线性系统自适应控制

针对具有输入齿隙的一类非线性系统,设计了两种自适应控制器。将具有动态、非平滑特性的齿隙非线性模型线性化,等价为具有有界建模误差的全局线性化模型。针对具有未知输入齿隙、参数不确定以及未建模动态和扰动的情况,分别设计了一种自适应控制器和自适应鲁棒控制器。前者能实现闭环控制系统渐近跟踪稳定,但存在剧烈抖振而无法进行实际应用;后者能够实现闭环控制系统信号有界且跟踪误差在任意期望的精度内,便于工程实现。理论分析和仿真结果验证了文中所提算法的有效性。

基于反步自适应控制的伺服系统齿隙补偿

齿隙是影响机电伺服系统动/静态性能的一个重要因素.为了减小其不利影响,该文以存在不确定参数的机电位置伺服系统为研究对象,针对系统中存在的齿隙非线性,应用反步积分方法,通过逐步递推选择Lyapunov函数,设计了基于状态反馈的自适应控制器.通过理论分析以及与传统PID控制的仿真结果比较表明,该方案显著地降低了齿隙对伺服性能的影响,提高了系统的跟踪精度和鲁棒性.

含有齿隙伺服系统的建模与对开环频率特性的影响

建立了含有齿隙和传动轴柔性信息的伺服系统模型,得到了含有齿隙的伺服系统谐振和反谐振频率计算公式。以一个两级伺服系统为案例,研究了齿隙和减速比分配对伺服系统开环频率特性的影响,得到了一些可以指导工程中伺服系统控制器设计的结论。

双电机驱动伺服系统齿隙非线性自适应控制

该文以参数未知的双电机驱动伺服系统为研究对象,针对施加偏置力矩后的系统,应用Backstepping方法选择控制Lyapunov函数(CLF),设计了基于状态反馈的自适应控制策略,完全消除了齿隙非线性对系统的影响。理论分析和仿真研究表明,该方案能够保证系统稳定地跟踪参考输入,同时保证整个控制系统渐近稳定。

齿隙系统的建模与自振荡分析

针对齿隙系统都有自振荡倾向的问题,给出了自振荡的条件。分析并说明了当齿隙处于系统中不同的位置上时要用不同的非线性特性来描述。当有力矩传递时齿隙的模型应该是用死区特性来描述,死区特性夹在两个动态环节之间形成了所谓的三明治系统。如果齿隙位于系统的输出端,则齿隙就具有滞环特性。无论是死区特性或滞环特性的场合,系统都有可能出现自振荡。分析指出这种三明治系统是由多重反馈回路所构成的,因而存在着固有的稳定性问题。采用描述函数法分析了这种三明治系统产生自振荡的条件,结论是齿隙的这种三明治系统与带滞环特性的系统一样,也是很容易起振的,并给出了改善起振条件的可能措施。

输入具有齿隙非线性特性的周期系统的自适应控制

针对一类输入含齿隙非线性动态特性的周期时变系统,在周期不确定性可时变参数化的条件下设计自适应控制器.对周期时变参数进行傅里叶级数展开,并采用微分自适应律估计未知傅里叶系数和齿隙动态特性参数,通过鲁棒方法消除截断误差和齿隙模型的有界误差项对系统性能的影响.采用双曲函数替代符号函数确保控制器可微,同时能有效抑制颤振.引入△函数,避免参数估计发散,并保证系统输出渐近跟踪理想轨迹.理论分析与仿真结果表明,闭环系统所有信号有界.

提高齿隙非线性系统精度的应用研究

针对一类含输出齿隙非线性的伺服控制系统 ,提出了 2种克服齿隙影响系统跟踪精度的方法。对大型雷达天线伺服系统 ,采用了电消齿隙、差速负反馈的多电机联动新方法 ,并已应用于某天线伺服系统 ,获得了很高的跟踪精度。针对单电机驱动的含齿隙伺服系统 ,提出了一种智能比例、积分和微分 (PID)控制器及基于规则的补偿控制策略。实际系统调试结果表明 ,该方法有效地提高了系统的定位和跟踪精度。

伺服系统中齿隙非线性的自适应补偿

齿隙是影响机电伺服系统动/静态性能和稳定性的一个重要因素。为了减小其不利影响,提出了反步自适应齿隙补偿方法。依据Lyapunov稳定性理论,应用反步积分方法,通过逐步递推选择Lyapunov函数,设计了基于状态反馈的自适应控制器。理论分析以及与传统PID控制的仿真结果比较表明,该方法显著地降低了齿隙对伺服性能的影响,从而提高了系统的跟踪精度和鲁棒性。

基于干扰抑制的含齿隙伺服系统鲁棒控制方法

研究了一种基于干扰抑制的鲁棒控制方法,该方法将齿隙看作外部干扰,利用干扰抑制补偿器减小齿隙对系统控制性能的影响;利用基于混合灵敏度的鲁棒反馈控制器提高系统对期望输出的跟踪控制精度和鲁棒性。在分析含齿隙伺服系统的结构、工作原理的基础上,建立了系统模型;给出了本文所研究控制方法的控制原理,以及鲁棒干扰抑制补偿器和基于混合灵敏度的鲁棒反馈控制器的设计方法;通过仿真实验证明该控制方法能够有效地提高含齿隙伺服系统的动静态控制性能。

航空遥感惯性稳定平台齿隙非线性建模与补偿

针对航空遥感惯性稳定平台框架伺服系统中齿隙非线性环节造成的系统驱动延时、换向跳变及冲击振荡等问题,对航空遥感惯性稳定平台齿隙非线性进行建模与补偿。在分析齿隙非线性环节结构和传动特点基础上,建立了齿隙非线性死区模型;利用MATLAB仿真分析了齿隙对系统性能的影响;以框架伺服系统为研究对象,应用反步积分法,通过依次选择Lyapunov函数,设计了基于状态反馈的控制器,并进行实验验证。结果表明:齿隙误差补偿可有效提高系统控制精度;与传统PID控制相比,反步积分法显著降低了齿隙非线性对伺服系统性能的影响,在给定框架期望转角情况下,反步积分法比PID控制响应速度提高78.26%、稳态精度提高23.1%。

基于时间次优补偿的齿隙非线性系统的切换控制

以伺服系统为研究对象,提出了一种针对齿隙非线性的切换控制方法。在正常情况下采取线性控制,而在齿隙期间则采用基于时变滑模平面的时间次优控制;给出了一种监督控制机制,使系统能够选择合适时机由线性控制切换至时间次优滑模控制,保证整个系统为有界输入有界输出(BIBO)稳定。理论分析和仿真研究表明:该方案能够有效地消除由齿隙引起的冲击干扰,同时提高了控制器的鲁棒性。