本文選題：磁懸浮 + 非線性��； 參考：《南京航空航天大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：由于控制狀態(tài)下懸臂梁、轉(zhuǎn)子凸顯了很多復(fù)雜的動力學(xué)特性,為了研究控制-電磁-結(jié)構(gòu)的耦合效應(yīng),故以懸臂梁、轉(zhuǎn)子振動主動控制系統(tǒng)為對象,研究其控制狀態(tài)下的動力學(xué)特性以及控制與結(jié)構(gòu)耦合效應(yīng),推動機電一體化仿真建模技術(shù)發(fā)展。本文針對磁懸浮控制懸臂梁系統(tǒng)的電磁部分、機械結(jié)構(gòu)部分以及控制參數(shù)與結(jié)構(gòu)動力學(xué)耦合效應(yīng)進行了分析:(1)對于電磁作動器的電磁力的大小,分別通過理論計算、有限元計算、試驗測試等方式進行了分析,并將之成功運用于基于虛擬技術(shù)的聯(lián)合仿真中。(2)對于PID控制器控制狀態(tài)下的懸臂梁動力學(xué)特性的研究,本文首先利用模型修正技術(shù),建立了懸臂梁機械結(jié)構(gòu)部分的精確模型,并通過Bush單元模擬電磁作動器對于懸臂梁的支承作用,通過MATLAB編程調(diào)用Nastran計算,建立Bush單元的非線性剛度與模型模態(tài)頻率之間的數(shù)學(xué)關(guān)系。然后,通過模態(tài)試驗測得實際結(jié)構(gòu)模型控制狀態(tài)下動力學(xué)特性。最后,利用試驗數(shù)據(jù)修正出Bush單元精確非線性規(guī)律。(3)針對控制參數(shù)與懸臂梁結(jié)構(gòu)耦合特性,本文根據(jù)響應(yīng)面的思想,建立了懸臂梁PID控制器的大比例控制環(huán)節(jié)電阻參數(shù)、支承剛度與模型模態(tài)頻率的映射關(guān)系,并結(jié)合模型確認方法,利用P-Box的概率邊界方法與正態(tài)分布法,研究了控制參數(shù)不確定性、結(jié)構(gòu)安裝不確定性以及模態(tài)參數(shù)辨識不確定性的正反向傳遞。針對控制狀態(tài)下懸臂梁動力學(xué)特性研究過程中阻尼參數(shù)難以辨識的問題,提出將時域信號與模型修正技術(shù)相結(jié)合,利用時域信號的奇異值分解技術(shù)得到時域信號的信號特征,基于這一特征建立響應(yīng)面,從而修正出模型的精確設(shè)計參數(shù),并在磁懸浮軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)中實際測試了這一方法,取得較好效果。
[Abstract]:In order to study the coupling effect of control-electromagnetic-structure, the active control system of cantilever beam and rotor vibration is taken as the object, because of the cantilever beam under the control state, the rotor highlights a lot of complex dynamic characteristics, in order to study the coupling effect of the control-electromagnetic-structure. The dynamic characteristics and the coupling effect between control and structure are studied in order to promote the development of mechatronics simulation modeling technology. In this paper, the electromagnetic part of the magnetic suspension control cantilever beam system, the mechanical structure part and the coupling effect between the control parameters and the structure dynamics are analyzed. The finite element calculation, test and test are analyzed, and successfully applied to the research of the dynamic characteristics of the cantilever beam under the control of pid controller in the joint simulation based on virtual technology. In this paper, firstly, the model correction technique is used to study the dynamic characteristics of the cantilever beam under the control state of the pid controller. The exact model of the mechanical structure of the cantilever beam is established, and the supporting effect of the electromagnetic actuator on the cantilever beam is simulated by the Bush element. The Nastran calculation is called by MATLAB programming. The mathematical relationship between the nonlinear stiffness of the Bush element and the modal frequency of the model is established. Then, the dynamic characteristics under the control state of the actual structure model are measured by modal test. Finally, the accurate nonlinear rule of Bush element is corrected by the test data. (3) aiming at the coupling characteristic between control parameters and cantilever beam structure, according to the thought of response surface, a large proportion control link resistance parameter of pid controller for cantilever beam is established in this paper. The mapping relationship between the support stiffness and the modal frequency of the model is studied, and the uncertainty of control parameters is studied by using P-Box 's probabilistic boundary method and normal distribution method. The forward and backward transfer of structural installation uncertainty and modal parameter identification uncertainty. In view of the difficulty of identifying damping parameters in the study of dynamic characteristics of cantilever beam in the control state, the time-domain signal is combined with the model correction technique and the singular value decomposition technique of the time-domain signal is used to obtain the signal characteristics of the time-domain signal. Based on this feature, the response surface is established, and the precise design parameters of the model are corrected. The method is tested in the magnetic bearing rotor system, and good results are obtained.
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TB535

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本文編號：2030809