本文關鍵詞：基于非線性自適應濾波算法的齒輪傳動系統(tǒng)振動主動控制研究

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【摘要】：齒輪是機械系統(tǒng)中應用最為廣泛的傳動裝置,齒輪傳動系統(tǒng)的振動控制一直受到人們的重視,特別是近年來為滿足航空、航天、機器人等工業(yè)技術發(fā)展的需要,對齒輪傳動的精度、振動、噪聲和可靠性等提出了更為苛刻的要求。齒輪傳動系統(tǒng)在實際應用中,不可避免地存在著制造、安裝誤差,以及在載荷的作用下產生的輪齒變形。這些誤差和變形在齒輪傳動過程中將會導致非線性因素,從而造成齒與齒之間的碰撞和沖擊,形成齒輪嚙合的內部激勵,產生非線性振動。本文針對齒輪傳動系統(tǒng)的振動控制問題,基于軸彎曲振動主動控制思想,提出了一種應用于二級齒輪箱內的主動控制結構,將控制力直接作用在激勵源附近,同時控制由兩對齒輪嚙合誤差而產生的振動響應。以壓電智能材料構建的壓電堆為作動器,基于非線性自適應濾波算法,通過作動器輸出的位移控制齒輪軸的彎曲振動,從而達到衰減齒輪傳動系統(tǒng)的振動的目的。論文具體工作包括以下幾個方面:1為了分析齒輪系統(tǒng)的非線性動態(tài)響應特性,采用集中質量法建立了包含兩對標準漸開線直齒圓柱齒輪的12自由度動力學模型,在該模型中考慮了齒輪傳動系統(tǒng)的間隙非線性和時變嚙合剛度。采用Newmark迭代算法對建立的動力學模型進行求解,分析了由接觸損失引起的非線性動態(tài)響應,為之后的主動控制奠定基礎。2基于控制軸彎曲振動的理論,采用了齒輪箱體內作動器徑向布置的齒輪傳動系統(tǒng)振動主動控制結構。鑒于齒輪傳動系統(tǒng)的非線性特性,采用了基于Fx LMS改進的非線性自適應濾波算法的振動主動控制策略。闡述了非線性自適應濾波算法的基本原理,并構造了線性和非線性初級通道模型以及最小相位和非最小相位的次級通道模型,仿真對比分析了非線性自適應濾波算法與Fx LMS算法的控制性能。3討論了用于齒輪傳動系統(tǒng)振動主動控制系統(tǒng)中次級通道在線辨識的疊加噪聲技術和直接估計誤差技術的性能特點,并進行了振動主動控制仿真對比驗證。4搭建了二級齒輪傳動系統(tǒng)振動主動控制實驗平臺,開展了振動主動控制研究。設計了基于非線性自適應濾波算法的雙輸入/雙輸出的主動控制器,采用直接估計誤差技術進行在線辨識,對該二級齒輪傳動系統(tǒng)進行振動主動控制研究,實驗驗證了控制器與控制結構的可行性和有效性,以及非線性自適應濾波算法在齒輪傳動系統(tǒng)振動主動控制應用中的優(yōu)越性。
【關鍵詞】：齒輪傳動系統(tǒng) 振動主動控制 非線性自適應濾波算法 在線辨識 硬件在環(huán)
【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TH132.41
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 緒論8-16
• 1.1 課題研究背景和意義8-9
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀9-13
• 1.2.1 齒輪動力學的研究現(xiàn)狀9-11
• 1.2.2 齒輪振動主動控制研究現(xiàn)狀11-13
• 1.3 本文研究內容13-16
• 2 齒輪傳動系統(tǒng)非線性模型與動態(tài)特性16-28
• 2.1 引言16
• 2.2 齒輪傳動系統(tǒng)的動態(tài)激勵16-20
• 2.2.1 剛度激勵產生機理17-18
• 2.2.2 誤差激勵產生機理18-19
• 2.2.3 嚙合沖擊激勵產生機理19-20
• 2.3 齒輪傳動系統(tǒng)模型與動態(tài)響應分析20-26
• 2.3.1 動力學模型的建立20-22
• 2.3.2 非線性動力學方程22-24
• 2.3.3 數(shù)值求解和響應分析24-26
• 2.4 本章小結26-28
• 3 齒輪傳動系統(tǒng)振動主動控制結構原理與控制算法28-46
• 3.1 引言28
• 3.2 齒輪傳動系統(tǒng)振動主動控制結構原理28-29
• 3.3 齒輪傳動系統(tǒng)振動主動控制算法29-39
• 3.3.1 線性自適應濾波算法29-33
• 3.3.2 非線性自適應濾波算法33-39
• 3.4 振動主動控制算法仿真39-44
• 3.4.1 不同激勵信號仿真39-42
• 3.4.2 不同通道仿真42-44
• 3.5 本章小結44-46
• 4 齒輪傳動系統(tǒng)振動主動控制系統(tǒng)次級通道在線辨識46-54
• 4.1 引言46
• 4.2 振動主動控制系統(tǒng)次級通道在線辨識的算法46-50
• 4.2.1 疊加噪聲技術47-48
• 4.2.2 直接估計誤差技術48-50
• 4.3 基于次級通道在線辨識的振動主動控制仿真50-53
• 4.4 本章小結53-54
• 5 齒輪傳動系統(tǒng)振動主動控制實驗研究54-72
• 5.1 引言54
• 5.2 齒輪傳動系統(tǒng)振動主動控制實驗系統(tǒng)設計54-60
• 5.2.1 二級齒輪箱內的振動主動控制結構設計54-57
• 5.2.2 振動主動控制系統(tǒng)設計57-60
• 5.3 控制器設計60-66
• 5.3.1 控制器設計準備61-63
• 5.3.2 Fx LMS算法控制器設計63-64
• 5.3.3 BFx LMS算法控制器設計64-65
• 5.3.4 VFx LMS算法控制器設計65-66
• 5.4 齒輪傳動系統(tǒng)振動主動控制實驗結果與分析66-70
• 5.4.1 次級通道辨識結果分析66-67
• 5.4.2 Fx LMS控制結果分析67-68
• 5.4.3 BFx LMS控制結果分析68-69
• 5.4.4 VFx LMS控制結果分析69-70
• 5.5 本章小結70-72
• 6 總結與展望72-74
• 6.1 全文總結72-73
• 6.2 研究工作展望73-74
• 致謝74-76
• 參考文獻76-80
• 附錄80
• A. 作者在攻讀學位期間發(fā)表的論文80
• B. 作者在攻讀學位期間參加的科研項目80

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本文編號：989341