多电机激振非线性振动系统的谐振同步机理和稳定性控制

基本信息
批准号:51605022
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:20.00
负责人:张楠
学科分类:
依托单位:北京建筑大学
批准年份:2016
结题年份:2019
起止时间:2017-01-01 - 2019-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:陈志刚,姚圣卓,金涛涛,侯妍君,李鑫磊,张亮,王丁玎
关键词:
自同步频率俘获非线性振动振动同步
结项摘要

Considering the soil compaction procedure as the study background and the vibration compaction system driven by more motors as the study object, based on the nonlinear dynamics and the modern control theory, the research on the strong coupling and nonlinear characteristics for the vibrating system driven by more motors are not enough to study the problem, and the resonance synchronization and the stability control of the nonlinear vibration system driven by more motors will be studied. Based on the nonlinear dynamics, the model of the nonlinear vibration system driven by the more motors will be established to analyze the dynamic properties. Frequency capture and the resonant synchronous operation of the nonlinear vibration system will be researched using the analytical methods and numerical methods and the control of the synchronous operation stability for the nonlinear vibration system driven by more motors will also be studied using the control theory of the nonlinear system. It's assumed that the transition process of the resonant synchronization under the different structural parameters of the nonlinear vibration system can be revealed and the control scheme of the synchronous speed for more motors and the amplitude stability can be proposed to explain the relationship between the frequency capture phenomenon and the parameters of the system stiffness, the damping, the vibration motor difference rate. The successful implementation of the project and the acquirement of the achievement are of great significance to the vibration synchronization and the synchronous control theory for the vibrating system driven by more motors, and can also provide a theoretical basis for the application of the self-synchronous vibration system in the industrial field.

以土壤振动压实为背景,以多激振电机驱动的振动压实系统为研究对象,以非线性动力学和现代控制理论为基础,针对多电机激振振动系统的强耦合非线性研究尚不够充分的问题,进行多电机激振非线性振动系统谐振同步机理和稳定性控制的研究。项目将采用非线性动力学理论研究多电机激振土壤压实类振动系统的建模问题,采用解析和数值分析方法研究该类系统谐振同步运行和频率俘获问题,结合非线性系统控制理论研究多激振电机驱动的振动系统同步运行稳定性控制问题。项目预期将揭示不同结构参数下系统的谐振同步演变规律,提出多激振电机同步运转和振幅稳定的控制方案,掌握非线性振动系统在频率俘获情况下的谐振同步现象与系统刚度、阻尼、激振电机差异率等参数之间的关系。本项目的顺利实施及成果取得,将对多电机激振振动系统的振动同步和同步控制理论具有重要意义,也可以为自同步振动系统在工业领域的应用提供理论依据。

项目摘要

以非线性动力学和现代控制理论为基础,采用解析和数值分析方法和模型试验、现场试验相结合的方法,针对多电机激振振动系统的强耦合非线性研究尚不够充分的问题,进行多电机激振非线性振动系统谐振同步机理和稳定性控制的研究。所取得的成果如下:. (1)建立了软式非线性振动系统的动力学模型,利用非线性振动系统的能量法和数值分析相结合的方法揭示了系统的幅频特性和周期解的稳定性问题,分析了在系统参数的变化情况下相位差对系统振幅的影响。. (2)建立了滞回非线性振动系统数学模型,采用理论解析和数值分析方法分析了系统在频率俘获情况下的谐振同步性条件和同步稳定性条件。揭示了不同结构参数下系统的谐振同步演变规律。. (3)针对双激振电机利用计算机软件数值仿真再现了各种各样的同步现象,特别是在一定条件下,系统的激振频率被系统的固有频率所俘获。系统在发生频率俘获时,系统仍能实现电机的同步运转和系统的同步稳定性。. (4)分析了多机谐振同步稳定的非线性系统达到同步稳定后,断开电机中的一台电机的电源,系统仍能实现激振电机的同步运行和系统同步稳定性。. 综上,经过3年的建设,形成了较完整多电机激振非线性振动系统的谐振同步机理和稳定性控制体系,掌握了频率俘获情况下的电机相位的谐振同步的规律。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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