动力传动系统变惯量变阻尼多谐扭转减振机理及控制方法

基本信息
批准号:51675063
项目类别:面上项目
资助金额:62.00
负责人:董小闵
学科分类:
依托单位:重庆大学
批准年份:2016
结题年份:2020
起止时间:2017-01-01 - 2020-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:宋立权,鞠萍华,段芳莉,李奇敏,邹莱,于建强,曾礼平,陈平根,段痴
关键词:
变惯量变阻尼多谐扭转振动磁流变液动力传动系统仿人滑模自适应控制
结项摘要

The driveline is the important excited vibration source for ships, engineering plants, special vehicles, tanks and submarines, which has significant impact on the safety and ride comfort. The impact is vital for the silencing and stealthy ability of submarines. With the development of high power density for power plants, the requirement of torsional vibration reduction has become urgent. The traditional methods of torsional vibration reduction are difficult to meet the requirement. It is necessary to develop an adaptive variable inertia and damping technology. The semi-active control of magnetorheological (MR) variable inertia and damping is an effective method to reduce the torsional vibration of driveline. To solve the problem of torsional vibration in driveline, the project is intended to study the multi-harmonic torsional vibration reducing mechanism and control method. The research contents include the followings. The theory of MR variable inertia will be explored. A new helical flow working mode of MR fluid will be proposed. On the basis of the variable inertia and damping of MR fluid, the torsional absorber with variable inertia and damping will be developed. The nonlinear dynamic theory will be applied to analyze the effect of inertia and damping on the dynamic behavior of driveline. The multi-objective optimization of variable inertia and damping parameters in time domain will be investigated. Then the human simulated sliding mode adaptive control algorithm will be proposed based on the Lyapunov theory. At last, the experiment will be investigated to validate the proposed the absorber and control algorithm. The research will provide the theoretic and technological foundation to solve the problem of multi-harmonic torsional vibration in the driveline.

动力传动系统是船舶、工程机械、特种车辆、坦克以及潜艇振动和噪声的重要激励源,对乘坐舒适性和安全性有着重要影响,尤其是对潜艇的静噪隐身能力具有致命影响。随着动力装置向高功率密度方向发展,对扭转减振的要求越来越高,传统被动减振技术难以满足,迫切需要发展惯量和阻尼可自适应调节技术,变惯量变阻尼半主动控制是满足这种要求的重要途径。项目拟以动力传动系统为对象,研究磁流变液变惯量变阻尼多谐扭转减振机理及控制方法,从实现变惯量变阻尼技术着手,研究磁流变液变惯量原理,提出一种新的磁流变液螺旋流动工作模式;探索变惯量变阻尼扭转减振器结构设计原理;运用非线性动力学理论分析阻尼和转动惯量对动力传动系统动力学行为影响规律,研究多谐扭振惯量和阻尼参数时域动态最优匹配方案,进而研究基于Lyapunov理论的仿人滑模自适应控制算法;实验验证扭转振动的控制效果。研究将为解决动力传动系统多谐扭转减振问题奠定理论和技术基础。

项目摘要

动力传动系统是船舶、工程机械、特种车辆、坦克以及潜艇振动和噪声的重要激励源,对乘坐舒适性和安全性有着重要影响,尤其是对潜艇的静噪隐身能力具有致命影响。随着动力装置向高功率密度方向发展,对扭转减振的要求越来越高,传统被动减振技术难以满足,迫切需要发展刚度、惯量和阻尼可自适应调节技术,变刚度变惯量变阻尼半主动控制是满足这种要求的重要途径。为此,项目以动力传动系统为对象,开展磁流变液变刚度变惯量变阻尼多谐扭转减振机理及控制方法,研究了多物理场耦合作用下,双尺度铁磁介质变惯量原理,研究了载液中铁磁颗粒的分布及运动规律,转动惯量与励磁磁场大小函数关系;研究了体积受限下磁流变液的螺旋流动工作模式,推导了输出扭矩与励磁电流和转速之间的关系;研究了磁流变可变惯量盘、磁流变变惯量飞轮、磁流变液可变刚度及阻尼扭转减振器设计原理,分析磁场发生器励磁电流与输出惯量、刚度与阻尼之间的关系,优化设计了变惯量变阻尼扭转减振器,测试了扭转减振器非线性工作特性,进而建立了控制模型;建立了传动系统动力学方程,基于混合田口遗传算法,对随频率变化的传动系统的扭转刚度、扭转阻尼系数和转动惯量等控制参数进行了动态整定和最优参数匹配研究,进而得到了扭转刚度、扭转阻尼系数和转动惯量参数时域动态最优匹配方案。提出了一种适用于宽频激励的仿人智能自适应控制算法,计了具有分层递阶的仿人智能自适应控制器,对动力传动系统扭转振动变刚度变阻尼变惯量半主动控制进行了仿真研究。搭建了基于隔振理论的含磁流变变刚度变阻尼扭转减振器的传动系统扭转振动控制实验平台和含磁流变变惯量飞轮的传动系统扭转振动控制实验平台,验证了不同激励频率下执行器和半主动控制算法的有效性。研究为解决动力传动系统多谐扭转减振问题提供了一定的理论基础。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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