多频激励下气动隔振系统非线性特性分析

运用非线性动力学的方法研究气动隔振系统在多个频率激励下的非线性动力学特性.通过试验的方法得到空气弹簧在一定初始压力下的相对载荷曲线,以空气弹簧工作高度为自变量,用三次多项式对该曲线进行非线性拟合,得到弹簧非线性恢复力与工作高度的三次多项式表达式.建立气动隔振系统在3个激励频率下的非线性模型,根据弹簧的非线性恢复力,得到系统的非线性动力学方程.运用多尺度法对该非线性动力学方程进行求解,分析3个频率共同作用下的组合共振,讨论各非线性参数对系统的影响.研究结果表明:当组合频率接近系统线性化固有频率时,系统具有很强的组合共振;三次非线性系数直接影响系统的非线性特性;激励幅值越大,非线性现象越明显.     

质量特性测试平台负载作用下的干扰力矩

针对负载作用下质量特性测试平台弹性变形引起干扰力矩的问题,研究浮起平台负载作用下产生干扰力矩的规律。根据弹性力学薄板弯曲理论,推导出在负载作用下有限元单元质心位移公式及结构整体质心弹性位移公式,给出浮起平台的干扰力矩公式,计算质量特性测试平台在测量过程中质心的弹性位移和由此产生的干扰力矩。研究结果表明:平台变形引起的干扰力矩为偏航角ψ的函数,幅值为平台自身重力和质心位移的乘积。分析结果为测试平台的结构设计和测试精度的提高提供了依据。     

气动系统外部结露的机理与判别

通过分析、研究气动充放气系统外部结露的发生机理,提出了一种快捷的结露判别方法.当元件表面的平衡温度达到或低于环境露点,系统将发生外部结露,反之则不会发生结露.据此机理的判别方法是:假设系统元件的初始温度为环境露点温度,在考虑系统内部气体、元件及外部空气之间的耦合传热的同时来比较若干个充放气周期结束时元件表面周期温度的变化趋势,如果元件表面周期温度逐渐升高,则系统不会发生外部结露,反之系统将发生外部结露.在气动充放气系统的二维轴对称模型中进行了数值模拟,结果表明所提方法可快速准确地判断出系统的结露情况.     

基于反馈线性化的气压伺服系统非线性H∞控制

该文将基于直接反馈线性化的非线性H∞控制策略应用于气压伺服系统。一方面，引入反馈线性化把具有强非线性的气压伺服系统转化为伪线性系统，从而可利用线性系统理论进行控制器设计；另一方面，引入H∞控制，处理由于模型不准确，运行参数的摄动等引起的鲁棒性问题。这使得对于气压伺服系统能够按照一定的性能指标来设计控制器，并且该控制器对于系统运行参数摄动和建模不准确具有鲁棒性。     

气动充放气系统二维非定常流场数值模拟

以典型气动系统为研究对象,考虑系统内部气体、元件和环境空气之间的耦合传热,将系统内部流场、元件和外部空气作为整体进行研究,建立气动充放气系统的二维模型,采用湍流κ-ε两方程模型,利用有限体积法(FVM)和动网格技术对充放气过程进行计算,得到系统内气体状态参数。在充放气过程中,气体速度最大值出现在放气管出口处,可达到超声速范围;气缸中温度梯度主要存在于内壁面处。在系统元件中,进气节流口壁面温度的上升幅度最大,放气节流口壁面及紧邻的气管壁面温度降幅最大。通过试验验证本方法的可行性,为非定常流场的计算和分析提供参考。     

静压气体球轴承承载力的三维计算方法

为研究环面节流静压气体球轴承的承载力特性,提出一种基于三维模型的计算方法.应用非结构同位网格技术对轴承进行网格划分,采用有限体积法对三维稳态可压缩N-S方程进行离散,将适用于可压缩流体的改进的SIMPLE算法应用于离散方程的求解.实验表明,该方法的计算结果与二维有限元法计算结果及实验数据相符,证明算法是有效的.     

三轴气浮平台自动调平衡方法

为减小三轴气浮平台的不平衡力矩,研究两种自动调平衡方法.第一种方法根据三轴气浮平台的运动模型,通过动力学反演的方法推导了偏心距的求解方程,给出方程解法和偏心距误差计算公式.方法二根据复摆理论使用周期估算偏心距,根据加速度零点的倾角计算调节x、y轴偏移量.试验结果表明,两种方法均能有效减小不平衡力矩,方法一调节速度快,但成本较高;方法二调节方法简单,成本较低,但调节时间长.