高速電梯相比于普通電梯運行速度更快,提升力更大,由此也引發(fā)了更加強烈的振動。這些振動具有頻譜廣,振幅大,振動能量密度高的特點。相比于低速條件下的振動更容易引發(fā)有害共振,對乘客乘梯安全性和儀器儀表等相關設備可靠性造成的不利影響。高速電梯是一個龐大而復雜的機電系統(tǒng),其振動在空間上可以分為橫縱側三個維度的振動,其中縱向振動主要表現(xiàn)形式為沖擊載荷作用下的柔性殘留振動,橫向和側向振動主要表現(xiàn)為隨機激勵作用下的耦合隨機振動�，F(xiàn)有的研究結果表明,橫向和側向振動之間具有較高的耦合特性,而縱向與橫側向之間耦合特性則很弱。所以,高速電梯在三維空間內的振動可以視為橫側向振動與縱向振動兩大類振動的疊加,其主動控制方法也應針對兩類振動分別規(guī)劃設計。因為耦合性弱的原因,根據(jù)縱向振動和橫側向振動分別得到的控制方法耦合性也很弱,兩種控制方法可以直接疊加。本文的主要研究內容如下:(1)針對高速電梯曳引系統(tǒng)縱向維度振動問題,從振動機理出發(fā)分析了高速電梯曳引系統(tǒng)的時變與柔性殘留振動的特點,建立了適合高速電梯的含有柔性耗散因子的時變動力學方程。為了求解所建立的動力學方程,從邊界條件出發(fā),分析了上端固定下端帶有載荷與上端固定下端自由兩種模型所對應試函數(shù)的時變特性與頻率特性,由分析結果選擇前者作為高速電梯振動方程的試函數(shù)。通過數(shù)值計算方法預先求得了試函數(shù)中超越方程的解,從而降低了試函數(shù)在實際使用過程中的難度。以階躍信號表示沖擊載荷并以此作為外激勵,通過杜哈梅積分法求解動力學方程,最終求解獲得了廣義坐標下曳引系統(tǒng)在加減速階段柔性殘留振動的解析解。(2)在所獲得柔性殘留振動解析解數(shù)學表達式的基礎上可以發(fā)現(xiàn),柔性殘留振動是縱振動的主要形式。針對殘留振動柔性大,阻尼小的特點,類比航天器太陽能板等其他柔性系統(tǒng),采用輸入整形控制方法作為高速電梯縱向振動的控制策略。敘述了輸入整形方法的基本控制原理,同時由二階系統(tǒng)的縱振動模型推導并獲得了適合使用在高速電梯上的時變系統(tǒng)輸入整形控制算法。按照所求得算法將曳引電機原控制信號與整形信號通過卷積運算獲得新的控制信號。新控制信號與原控制信號相比具有相同的提升效果,卻不會引發(fā)強烈的殘留振動。(3)高速電梯橫向和側向振動具有較高的耦合性,需要一起定位在水平面內來分析。針對由隨機激勵引起的具有耦合性質的橫側向隨機振動,采用拉格朗日方法建立了高速電梯轎廂系統(tǒng)振動動力學方程。在所建立的動力學方程中,質心位置是一個重要的幾何參數(shù)�？紤]到高速電梯相比于普通電梯其轎廂系統(tǒng)采用轎廂架與轎廂體分離的設計,因此在縱向振動的影響下其質心位置參數(shù)是時刻變化并具有一定不確定性的。鑒于此,采用有限元軟件仿真方法與數(shù)學物理方法共同分析了質心位置波動不確定性的數(shù)值特性,得到了質心位置波動對外激勵作用效果的影響規(guī)律。以主動導靴主動控制力為輸入,以導軌變形為擾動激勵,得到高速電梯轎廂系統(tǒng)高維耦合橫側向隨機振動動力學方程。(4)在所求得橫側向隨機振動動力學方程的基礎上,類比于其他機械系統(tǒng)的隨機振動,采用魯棒方差控制作為控制策略。比對分析了魯棒控制方法相比于傳統(tǒng)控制方法的優(yōu)缺點,提出了他們各自的適用范圍。簡述了方差控制的思想,論述了魯棒方差控制方法施用于高速電梯橫側向隨機振動的合理性。將質心位置波動不確定性通過小增益定理以乘積攝動模型表示,得到了二十四維振動控制方程。針對所得振動控制方程,選擇狀態(tài)方差矩陣對角線元素期望值作為控制參數(shù),由經典魯棒控制模型出發(fā)推導了適合高速電梯的魯棒參數(shù)不確定性控制算法,通過LMI工具箱求解獲得了控制器數(shù)學模型。(5)采用輸入整形控制方法對高速電梯縱振動模型進行主動控制仿真,利用離散的方法編寫控制程序模擬系統(tǒng)的時變過程。仿真結果表明,輸入整形控制方法對高速電梯柔性殘留縱振動具有良好的減振效果,可以大幅度消除高速電梯縱向殘留振動;采用魯棒方差控制方法對高速電梯橫側向隨機振動模型進行主動控制仿真,仿真結果表明本文所得魯棒控制算法對高速電梯橫側向隨機振動具有一定控制效果。
【學位單位】：山東建筑大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TU976.3
【部分圖文】：

電梯結構方位坐標示意圖

鋼絲繩牽引系統(tǒng)模型

有無載荷外力對比圖
【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 成晨;;芻議電鉆隨機振動的分析[J];好家長;2016年46期

2 潘言全;;蠶蛹隨機振動信號及噪聲信號的預處理研究[J];科技情報開發(fā)與經濟;2007年18期

3 董樹印;;隨機振動的測量[J];企業(yè)標準化;2007年09期

4 方同;《隨機振動》評介[J];力學進展;2000年01期

5 何一兵;V_(726)隨機振動臺的改造[J];中國設備管理;1996年02期

6 崔芳森，閻桂榮，徐健學;數(shù)字隨機振動控制系統(tǒng)改進設計[J];振動與沖擊;1995年04期

7 ;全國第三屆隨機振動學術交流會召開[J];振動與沖擊;1991年04期

8 王光遠,歐進萍;結構模糊隨機振動的理論與應用[J];地震工程與工程振動;1992年03期

9 張涌;;數(shù)字式隨機振動控制系統(tǒng)原理及實現(xiàn)[J];儀表工業(yè);1993年01期

10 朱位秋;隨機振動進展述評[J];上海力學;1985年01期

相關博士學位論文 前10條

1 方科;物流產品堆碼隨機振動分析與環(huán)境監(jiān)控[D];暨南大學;2017年

2 陳國海;薄板隨機振動響應基準解與非線性結構動力可靠度分析[D];大連理工大學;2018年

3 蔣瑜;頻譜可控的超高斯隨機振動環(huán)境模擬技術及其應用研究[D];國防科學技術大學;2005年

4 葉凌云;多軸向多激勵隨機振動高精度控制研究[D];浙江大學;2006年

5 戴新進;復合材料結構隨機振動的虛擬激勵法及在航空航天領域的應用[D];大連理工大學;2007年

6 晉智斌;車—線—橋耦合系統(tǒng)及車—橋隨機振動[D];西南交通大學;2007年

7 廖俊;基于正交分解的隨機振動響應分析與隨機載荷識別研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2011年

8 徐文濤;車輛與道路/橋梁耦合隨機動力分析及優(yōu)化[D];大連理工大學;2010年

9 沈國重;多抽樣率信號處理方法及其在實時系統(tǒng)中的應用[D];浙江大學;2001年

10 田學民;結構非線性隨機地震反應與濾波的理論研究及應用[D];西南交通大學;2003年

相關碩士學位論文 前10條

1 王標;隨機振動下鎳鈦形狀記憶合金管接頭的疲勞特性研究[D];蘭州理工大學;2019年

2 田野;高速電梯殘留振動和隨機振動響應分析及主動減振方法研究[D];山東建筑大學;2019年

3 肖青松;運營實橋隨機振動統(tǒng)計分析及結構安全性預譬方法研究[D];廈門大學;2018年

4 馮浩;一種新型電磁驅動器非線性動力學特性研究[D];華北理工大學;2018年

5 張亞娟;帶有變阻尼的隨機振動方程的逼近問題[D];南京理工大學;2018年

6 鐘嫄;電子封裝結構振動損傷壽命研究[D];中國航天科技集團公司第一研究院;2018年

7 王昊;隨機振動條件下橡膠減振元件的疲勞耐久性預報[D];清華大學;2017年

8 田文科;雙臺隨機振動虛擬試驗研究[D];西安電子科技大學;2018年

9 宜紫薇;熱循環(huán)與隨機振動加載下電子封裝結構的壽命預測[D];西安電子科技大學;2018年

10 馮雪瓊;運輸貨物破損分析與隨機振動檢測研究[D];天津科技大學;2017年

本文編號：2856284