本文關(guān)鍵詞：裂紋轉(zhuǎn)子的振動控制與延緩裂紋擴(kuò)展機(jī)理的研究

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【摘要】：轉(zhuǎn)子系統(tǒng)是大功率,高轉(zhuǎn)速動力機(jī)械的重要組成部分,如直升機(jī)發(fā)動機(jī)、輪船汽輪機(jī)、電廠發(fā)電機(jī)組和重型機(jī)床等,一般其工作在相當(dāng)惡劣環(huán)境條件下,受到高溫、高壓、高載荷作用。由于轉(zhuǎn)子材料的微缺陷和加工引起的微創(chuàng)傷,運(yùn)行過程中在交變載荷的持續(xù)作用下,易誘發(fā)轉(zhuǎn)子裂紋的萌生以及裂紋擴(kuò)展直至造成災(zāi)難性的重大事故。因此,早期的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)裂紋的檢測和監(jiān)測,進(jìn)行裂紋轉(zhuǎn)子振動控制以及延緩裂紋擴(kuò)展的研究,對于掌握轉(zhuǎn)子裂紋影響規(guī)律,提高轉(zhuǎn)子的壽命和抗故障能力,以及軍事、航空航天領(lǐng)域支持設(shè)備持續(xù)運(yùn)行,工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域防止災(zāi)難性事故的發(fā)生等有著突出貢獻(xiàn)。本文以國內(nèi)外裂紋轉(zhuǎn)子的研究技術(shù)為基礎(chǔ),選用了2自由度非線性轉(zhuǎn)子動力學(xué)模型、電磁執(zhí)行器(Electro-Magnetic Actuator EMA)作用力數(shù)學(xué)模型以及轉(zhuǎn)子裂紋開閉狀態(tài)描述函數(shù),設(shè)計(jì)了控制電磁執(zhí)行器的參數(shù)自調(diào)整模糊PID控制器,并進(jìn)行了數(shù)值仿真研究。本文研究的主要內(nèi)容和結(jié)論如下:首先,分析了同步狀態(tài)下參數(shù)(回轉(zhuǎn)速度、裂紋夾角、非線性參數(shù)、裂紋位置與裂紋深度)變化對轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的振動特性、裂紋開閉狀態(tài)和開閉周期等的影響。另外,探討了在非同步狀態(tài)下運(yùn)行參數(shù)對轉(zhuǎn)子中裂紋開閉狀態(tài)的影響;其次,為了實(shí)現(xiàn)對非線性裂紋轉(zhuǎn)子振動控制和延緩裂紋擴(kuò)展等目的,提出了利用電磁執(zhí)行器對裂紋轉(zhuǎn)子非線性振動和裂紋擴(kuò)展的主動控制方法;最后,采用常規(guī)PID控制和模糊PID控制策略對EMA作用下轉(zhuǎn)子系統(tǒng)進(jìn)行主動控制,并分析比較了兩種控制策略對于EMA作用下轉(zhuǎn)子系統(tǒng)控制效果的優(yōu)劣。本文通過比較不同參數(shù)變化對裂紋開閉狀態(tài)的影響,總結(jié)出同步與非同步狀態(tài)下參數(shù)變化所引起裂紋開閉狀態(tài)的突變規(guī)律,驗(yàn)證延緩裂紋擴(kuò)展機(jī)理的可行性,以及相比于常規(guī)PID控制,模糊PID控制對轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。結(jié)果表明,在轉(zhuǎn)子運(yùn)行過程中,EMA能夠?qū)α鸭y轉(zhuǎn)子在亞臨界,臨界以及超臨界轉(zhuǎn)速下的振動進(jìn)行有效的控制,能夠使裂紋始終保持閉合狀態(tài),有效的延緩了裂紋擴(kuò)展。基于模糊PID控制方法對非線性轉(zhuǎn)子進(jìn)行振動控制相對與常規(guī)PID控制具有更小的位移響應(yīng),調(diào)節(jié)時間也相對較短。通過對兩種控制方法控制效果的比較,模糊PID控制器具有更強(qiáng)的魯棒性和抗干擾能力。
【學(xué)位授予單位】：天津理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TH113.1

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 史東鋒,屈梁生;轉(zhuǎn)子橫向裂紋故障的診斷信息提取[J];化工機(jī)械;1998年05期

2 左彬;祝長生;;主動電磁軸承智能積分型自適應(yīng)模糊控制器[J];機(jī)電工程;2008年12期

3 于國飛,宋文榮,陳陽;磁懸浮軸承結(jié)構(gòu)移動平臺的設(shè)計(jì)與控制仿真[J];機(jī)械設(shè)計(jì)與研究;2004年05期

4 張鋼,李松生,張建生,楊新洲,虞烈,謝友柏;磁懸浮軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的機(jī)電耦合動力學(xué)模型[J];機(jī)械科學(xué)與技術(shù);2003年S1期

5 張祖明;磁力軸承的運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性分析[J];機(jī)械設(shè)計(jì);1984年03期

6 蔣汝根;王曉剛;趙旭升;;永磁偏置磁軸承模糊控制方法研究[J];制造業(yè)自動化;2013年06期

7 朱厚軍,鄭艷平,趙玫;裂紋轉(zhuǎn)子振動研究的現(xiàn)狀與展望[J];汽輪機(jī)技術(shù);2001年05期

8 李國鑌;;雙裂紋轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動力學(xué)特性的實(shí)驗(yàn)研究[J];汽輪機(jī)技術(shù);2010年04期

9 黃典貴，朱力，蔣滋康;裂紋故障轉(zhuǎn)子彎、扭耦合振動的數(shù)學(xué)模型[J];汽輪機(jī)技術(shù);1996年01期

10 饒?zhí)K波，，何健康，周福宏;韶關(guān)發(fā)電廠6號機(jī)轉(zhuǎn)子裂紋原因分析及處理對策[J];汽輪機(jī)技術(shù);1996年03期

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 時浩浩;主動磁軸承外擾振動的模糊PID控制[D];北方工業(yè)大學(xué);2014年

本文編號：1161311