非线性振动系统谐振同步机理及稳定性控制关键问题研究

基于谐振原理用较小的激振力即可获得较大振幅的特点，提出了多激振源振动机械谐振同步构想，使该类振动机械在具备所需振幅的前提下，系统的激振力最小，由于其节能、高效的特点，代表了今后振动机械发展过程中一个非常值得探讨的方向。本项目拟建立多激振源非线性振动系统的机电耦合动力学模型，采用理论推导并结合实验分析，讨论非线性振动系统的频率俘获谐振同步现象以及其与系统机电参数之间的关系，揭示多激振源的耦合谐振同步过渡过程规律，探明多激振源的谐振同步机理，并建立相应的谐振同步条件。以及在对非线性振动系统动力学特性分析的基础上，获取多激振源谐振同步及振幅稳定性智能控制规则，建立针对该类非线性振动系统的智能控制策略。为多激振源同步激励非线性振动机械的设计及谐振工作状态的应用奠定理论和技术基础。

本立项项目针对矿山、冶金行业中振动机械设备高效率、大型化趋势发展等工程背景，研究了通过多个激振源同步动作，共同激励大、重型振动设备，实现预期振动利用目的的相关科学问题。自本项目立项以来，通过开展相应的研究工作，获取到一定的研究经验和成果，可为后续类似科研项目的研究工作实施，提供有意义借鉴和引导。项目研究过程中，设计、搭建了多电机耦合谐振同步试验台，通过开展不同条件下的试验工作，完成了不同参数组合情况下的谐振同步现象分析，讨论了多电机谐振同步过程中的机电行为特性，建立了耦合多激振源非线性振动系统的非线性动力学模型；理论分析、探讨了系统耦合多激振源的谐振同步过渡过程规律，研究了耦合多激振电机同步过程中非线性振动系统的频率俘获现象，并根据试验现象，初步分析研究了多机耦合激振系统振动响应的分岔行为与非线性振动系统机械特性参数之间的关系，可为耦合多激振源谐振同步运动的动力学分析提供借鉴依据；理论分析，获取非线性振动系统谐振情况下，耦合多激振源的谐振同步性与非线性振动系统机电参数之间的关联关系，建立了耦合多激振源的谐振同步条件，为耦合多激振源谐振同步激励非线性振动机械的设计提供理论依据；分析了系统的机电特性参数及控制系统特征参数在振动系统受扰情况下的调整规范，构建并实验验证，提高非线性振动系统耦合多激振源谐振同步稳定性的控制策略及分岔行为智能控制规则及控制策略，研究成果可为耦合多激振源同步激励非线性振动机械的实际工程应用稳定性，提供控制技术基础。在一定程度上达到项目初始构想：基于谐振原理用较小的激振力即可获得较大振幅的特点，通过可控的途径实现振动机械多激振源谐振同步，使振动机械在具备所需振幅的前提下，系统的激振力最小，具备节能、高效的特点。在本项目规定的研究期限内，项目初始拟定的研究工作进展顺利，已完成相关的拟定研究内容，并实现了预期目标。