考虑摆振销影响的无轴承旋翼气弹稳定性分析

采用格林-拉格朗日应变张量推导了桨叶的应变-位移关系,把无轴承旋翼桨叶作为多路传力系统进行处理,并应用哈密顿原理建立了桨叶运动的有限元方程,气动模型采用二维准定常片条理论和动力入流模型,研究了摆振销对无轴承旋翼悬停状态下气弹稳定性的影响.结果表明:摆振销可引入负的变距-摆振耦合,明显提高无轴承旋翼桨叶的一阶摆振模态阻尼;摆振销垂直偏置距离对无轴承旋翼桨叶的一阶摆振模态阻尼具有重要影响,距离增加,有利于加大一阶摆振模态阻尼,从而提高旋翼的气弹稳定性.     

倾转旋翼机直升机状态前飞时系统稳定性判定的一种方法

本文建立了倾转旋翼飞机直升机模式的非线性气弹分析模型,采用数值分析方法——纽马克法和牛顿—拉斐逊迭代法相结合的方法计算出倾转旋翼飞机直升机状态前飞时系统对初始条件的响应,通过考察系统从初始时刻到任意时刻之间的响应过程,判断系统的稳定性。     

气弹耦合作用下平板的稳定性

为了探讨气弹耦合作用下二维平板中存在的稳定性问题及失稳参数域,针对一侧来流二维平板模型,运用正规形理论和中心流形方法简化方程,分析预载荷和气压强与系统失稳关系,并研究系统在退化点附近具有余维三时的分岔及稳定性,给出二维板系统具有静止、颤振等运动形态的参数条件。结果表明：系统在具有两个零特征值的退化点附近,局部范围内会出现极限环和不稳定结点;系统具有零特征值失稳时,预载荷和气压强系数的取值范围为-2．0--1．5和60～100,预载荷与气压强在此类失稳情况下成正比关系。该研究对于工程预防失稳、保障结构安全具有一定参考价值。     

基于强迫振动的高层建筑扭转向气弹效应

基于可设定振动频率和振幅的扭转强迫振动装置,采用同步测试风洞试验方法,测试了不同试验风速和扭转振幅情况下高层建筑模型表面各测点的风压时程与结构扭转位移时程.推导了结构扭转气弹效应识别方法,并进行不同风速、不同振幅和不同刚度偏心情况下的矩形高层建筑扭转向气弹效应的评估.结果表明:高层建筑扭转向气动刚度可以忽略不计;扭转向气动阻尼对高层建筑响应的影响应予以考虑,尤其是当风速达到临界值时,气动阻尼迅速下降,产生负气动阻尼.     

旋翼挥舞作用下的直升机增稳系统稳定性估计

研究了在攻击直升机上旋翼挥舞效应对增稳系统性能和设计的影响。建立了含有挥舞方程的线性模型。通过常规的稳定性分析方法得出的结果表明 :准静态假设下所设计的高增益纵向增稳系统将出现不稳定响应 ,并且考察了控制律中不同参数对稳定性的影响 ,其结果均弱于增益的影响作用。因此在系统设计时 ,应采用含有挥舞方程的直升机运动模型。最后通过计算 ,得出了在挥舞作用的影响下的纵向增稳系统的稳定性条件估计     

基于光流的六旋翼飞行器悬停控制

提出了一种应用惯性光流实现六旋翼飞行器悬停的非线性控制器.为克服外界因素的影响,提出一种辅助悬停控制系统.首先由球面相机获取目标平面的图像,并通过动态映射实现目标点到相机镜头表面的映射;然后比对连续时刻的图像获取目标点的平移光流;最后,使用分散平移光流作为控制器的反馈信息,实现飞行器的稳定悬停.目标平面为室内多纹理的平坦地面,共完成10次测试.实际飞行测试表明,飞行器在水平与高度方向的悬停位置误差为±5 cm,验证了该非线性控制器与辅助悬停控制系统的可行性.     

基于QFT的四旋翼飞行器飞行控制算法研究

首先建立了四旋翼飞行器的非线性数学模型。然后根据小扰动理论对模型进行线性化处理,将系统处理为有一定不确定性的线性对象。针对飞行器数学模型的参数有一定的不确定性,运用线性定量反馈理论（QFT）对飞行器姿态回路进行了控制器以及前置滤波器的设计,以保证系统的鲁棒性以及给定的稳定裕度指标。仿真结果表明,在参数变化±30%内,设计的QFT控制器及前置滤波器可以保证系统的鲁棒稳定性,稳定指标达到设计的要求,同时实现对姿态的精确控制。     

有限状态机的无刷直流电机系统仿真分析

根据混杂系统建模思想,提出了一种采用有限状态机理论对无刷直流电机系统仿真分析的新方法.这种方法根据无刷直流电机主要控制电力开关管的导通和关断顺序以及开关管导通和关断时间的特点,将它的控制回路划分为不同的工作状态,并将这些工作状态组合成一个具体的有限状态机来实现.采用广泛使用的Simulink/Stateflow为仿真工具来实现对无刷直流电机的控制回路仿真.通过对三相无刷直流电机控制系统的仿真分析,论证了这种方法的正确性和有效性.     

基于STM32的轴承状态监测系统设计

针对轴承在机械设备中的重要作用,设计了轴承状态检测系统。选用高集成度的stm32系列单片机使得硬件电路设计简单,节约成本。stm32系列单片机的集成了12位ADC降低了系统设计的复杂度,同时具有相对较高的分辨率,提高了系统的稳定性。stm32集成了快速访问的存储器把轴承运行状态数据存储起来可以得出多个运行参数,多个参数工作检测运行状态使结果更加准确。     

表面织构对转子轴承系统稳定性影响的实验研究

为了研究表面织构对高速精密机床支撑滑动轴承系统振动的影响,利用一种在轴颈表面大规模加工表面织构的低成本、高效率的方法,设计并制备了带有表面织构的转子。采用无织构和有织构两种转子,在供水压力分别为0.16MPa、0.30MPa及工作转速分别为2 400r/min、4 200r/min和6 000r/min的工况下,采用在主轴上附加不平衡质量的方法施加同频激振力,分别对无织构转子和有织构转子的振动进行测试分析。实验结果表明:在一定供水压力和转速条件下,表面织构抑制转子轴承系统振动的作用变得非常明显,有织构转子较无织构转子的相对振动量下降幅度超过60%,即使在发生水膜振荡的情况下,表面织构依然可以显著减小转子的振动幅值。因此,合理的表面织构设计,可以有效提高径向滑动轴承支撑的转子系统的稳定性。     

径向碰摩转子的拟周期运动研究

对具有质量偏心仅考虑径向碰摩力非线性的Jeffcott转子模型,研究了其通向混沌的路径.研究结果发现,发生碰摩故障的转子系统有一条通过拟周期分岔而到达混沌的路径,进一步的研究表明拟周期路径由具有不同频率的模式锁合和分离实现.结论有利于旋转机械故障的识别,同时也为转子系统振动状态的控制提供了一定的理论依据.图2,参6.     

裂纹转子弯扭耦合振动的理论研究

以水平放置Jeffcott裂纹转子为研究对象，建立了弯扭耦合振动的非线性运动微分方程，并用数值方法分析了该转子系统的动力响应。结果表明，弯扭耦合振动是通过不平衡量来实现的，不平衡偏心较大时，扭转对弯曲振动的影响主要体现在高转速部分，且随裂纹深度的增加，受影响的转速下限降低，当裂纹较深，转速较高时，扭转对弯曲振动有明显的影响，使频谱图和轴心轨迹都发生较大的变化，且对转速的变化极为敏感，因此在故障诊断时必须对扭转的耦合作用高度重视。     

受控后缘小翼智能旋翼气动弹性分析

建立了一种考虑刚体小翼-弹性桨叶耦合的后缘小翼智能旋翼动力学分析模型,分析小翼受控后的旋翼气动弹性响应及动载荷变化。通过与SA349/2直升机的飞行实测数据比较,证实模型的计算结果可靠,精度与CAMRAD II软件相当。悬停状态基准旋翼的后缘小翼受控后,桨尖的挥舞/摆振/扭转响应都明显增加,且响应幅值基本随小翼的偏转角线性增加。对0.197前进比的前飞状态,以针对桨毂载荷的优化控制规律操纵后缘小翼偏转,挥舞与摆振响应变化不明显,震荡扭转响应的幅值明显增大。对于两个计算状态,挥舞响应与扭转响应收敛速度均比摆振响应快。     

轮盘搭接干摩擦接触结构转子减振特性研究

轮盘搭接干摩擦接触结构转子广泛应用于航空发动机、燃气轮机等机械中,搭接结构在旋转时系统的振动响应发生变化,会影响设备的正常运转,因此有必要对搭接摩擦结构转子的振动特性进行研究。考虑到搭接结构的接触面的干摩擦特性,采用带有迟滞特性的宏观滑移模型模拟搭接结构的接触面摩擦,将转子工作时搭接结构接触面的非线性摩擦力转化为等效刚度和等效阻尼的影响。搭建搭接转子试验台,并与非搭接结构转子和螺栓连接结构转子进行对比,试验结果表明：当轮盘搭接结构转子旋转时,搭接接触面出现相对滑移,通过摩擦耗散振动能量,从而达到减振效果;螺栓连接结构和搭接结构均可降低转子振动加速度的最大值,且轮盘搭接结构转子的减振效果优于螺栓连接结构转子;增加搭接间隙会导致振动位移增大。     

内插新型转子圆管的管内流阻和转子旋转特性

在已有螺旋转子结构的基础上,提出一种改进型转子结构,以便减小内插转子引起的阻力增加。对内插不同结构参数新型转子的管内流动阻力及转子旋转特性的实验结果表明:流速较低时新型转子即可旋转,转子转速与来流速度近似呈线性关系;转子叶片螺旋角对流动阻力及转速影响较大,正反旋向转子相间放置既可解决转子同向布置时沿流体流动方向转子转速逐渐减小的问题,又可使流阻进一步降低。通过合理选择转子结构参数,可使流动阻力比光管的仅增加2.5倍左右,远低于内插原有转子时的阻力增加。     

单质量盘转子扭振的动频研究

在转轴以一定速度旋转的条件下,推导了考虑转动频率情况下的单质量盘转子扭振运动方程,通过有限元方法对不同几何结构的单质量盘转子在不同转动频率下的扭振固有频率进行了计算,对影响单质量盘转子扭振动频的动频系数进行了分析．分析结果表明,离心力的作用相当于使转子的扭转刚度增加,从而在不同程度上提高了转子的扭振固有频率,而在影响单质量盘转子扭振动频系数的因素中,动频系数与转子转速的平方及质量盘直径的平方成正比,而与质量盘厚度关系不大．由此结果得出了动频的计算公式,并在该计算公式的基础上提出了用于判断单盘转子是否需要考虑扭振动频的判定准则,该项工作对于旋转机械如何避开扭振固有频率的设计具有重要的指导意义．     

裂纹轴转子系统故障特征分析

通过大量的仿真计算，对裂纹轴转子运动的基本特征进行了较为全面的论证，在以偏心距和转速作为控制参数时，裂纹可以处在闭合、张开及呼吸等状态；研讨了裂纹轴转子系统的基本动力学性能，其基本故障特征反映在转速－振幅特性、瀑布图及振幅对偏转角β的依赖性等诸多方面，仿真结果可以作为早期诊断裂纹轴转子及识别裂纹方位的理论依据。     

滑动轴承多跨转子系统分岔点预测

滑动轴承转子系统是一类多自由度非线性非自治动力系统,广泛应用于工业实际。生产实践中,设计观念和维修体制的变革提出了稳定性量化分析的要求。本文首先描述了一种基于轨线保稳降维方法的转子轴承系统的稳定性量化分析,即首先利用数值积分对高维非线性转子系统进行解耦,将Rn轨线映射为一系列R1映像轨线,并将各自由度的运动方程中除该自由度外的所有状态变量用积分结果代换,得到n个互相解耦、含有多个时变参数的单自由度方程。其次再在R1观察空间中定义轨线的稳定裕度,根据轨线稳定裕度利用灵敏度技术预测动力系统的分岔点。最后,对一个滑动轴承支承的三跨转子模型实验台建立动力学方程,并利用上述方法预测该转子系统发生分岔的参数值和分岔特性。预测得到的分岔参数值与采用直接数值积分法在Poincasé截面得到的分岔参数值基本一致,且2种方法在分岔点处判断得到的分岔性质完全相同。由此可见,该方法不仅与直接数值积分方法得到的结果一致,而且由于该方法利用了灵敏度技术因而其分岔点的搜索过程比直接数值积分法快得多。