检索结果-南通市图书馆

作者：王瀚轩西南交通大学

学位级别：硕士

内燃动车无需行驶于电气化铁路,因此有良好的经济效益和广泛的使用范围。目前内燃动车采用双层隔振系统,被动地隔绝由悬挂安装在车体下方的内燃动力总成产生的倾倒力矩和不平衡力引起的振动响应。随着动力机组大功率和车体轻量化的技术... 详细信息

内燃动车无需行驶于电气化铁路,因此有良好的经济效益和广泛的使用范围。目前内燃动车采用双层隔振系统,被动地隔绝由悬挂安装在车体下方的内燃动力总成产生的倾倒力矩和不平衡力引起的振动响应。随着动力机组大功率和车体轻量化的技术革新,仍采用无法改变隔振器刚度、阻尼及安装位置的被动隔振方式,很难满足日益严苛的国家标准以及乘客对乘坐舒适性的追求。相比于被动控制,主动控制可以根据当前工况通过控制器实时调整系统参数,更好地实现减振控制。但是,主动控制系统结构复杂,经济效益差。而半主动控制,有接近主动控制的隔振效果,同时系统结构简单,能耗低,系统稳定性更好。采用准零刚度隔振和相应控制理论,有望解决动力机组双层隔振系统稳定性和隔振性能矛盾的问题,对其进行研究具有一定理论参考意义和工程应用价值。本文首先采用多目标优化算法,以传递至基础动反力、机组振动烈度和系统解耦度为目标,以系统垂向刚度作为设计变量进行遗传算法优化,然后在ADAMS中对磁悬浮隔振器个数和安装位置进行优化,并对比了优化前后系统的隔振性能。然后,对改进后的磁悬浮隔振器,进行静、动态实验,在电磁力理论模型基础上,进行函数拟合建立了电磁力静态模型。通过实验数据采用遗传-神经网络非参数化建模方式建立了更符合实际的电磁力模型。同时讨论了衔铁位置不对中,衔铁倾斜,磁耦合,漏磁以及输入电流方向多个因素对于电磁力的影响。之后,考虑磁悬浮隔振器的强非线性以及动力机组有宽频域,强耦合,多工况等特点,采用鲁棒性良好的滑模控制算法分别设计了磁悬浮隔振器应用于一级、二级的控制器,并在动力机组二自由模型、柔性动力学系统和单自由度系统分别进行仿真验证,同时考虑实际动态电磁力存在磁滞现象,将动态电磁力模型带入到仿真系统中。考虑衔铁不对中对电磁力模型影响较大。本文通过自适应控制算法检测磁悬浮隔振器衔铁偏移量,通过采用上下电磁铁通入不同电流的策略,弥补衔铁偏移对磁悬浮隔振器模型的影响。最后,在单层隔振试验台上,对低频共振频率和高频非共振频率进行控制实验,在动力机组双层隔振实验台上,在稳定工况进行了双层隔振系统磁悬浮隔振器控制效果验证。研究结果表明:合理的设置磁悬浮隔振器的刚度、个数以及安装位置可以很好的减少传递至基础的动反力同时保证机组的稳定性。提高磁悬浮隔振器结构刚度,可以降低结构变形引起的电磁力误差。采用遗传神经网络进行磁悬浮隔振器动态电磁力建模,模型精度较在理论公式基础上进行系数修正的方法更高。可以准确反映磁悬浮隔振器的非线性、磁滞性和动力学特性。磁悬浮隔振器应采用同向电流输入方式,合理设计气隙大小,避免中间衔铁发生倾斜、偏移,尽量减小系统漏磁。通过双自由度和单层隔振系统控制仿真计算可知,采用磁悬浮准零刚度隔振器的电流随时变化的滑模控制和电流根据工况固定的半主动控制相比于被动隔振都可以有效的降低力传递率、动反力和系统稳定时间,对于机组的振动烈度影响不大。半主动控制方法虽然变工况时稳定性较差,但是稳定工况时性能和滑模控制类似,且控制方法更加简单,系统可靠性更优。采用自适应滑模控制方法,可以很好估计中间衔铁偏移量,从而采用调整上下电磁铁通入电流策略,降低衔铁偏移对隔振系统造成的不良影响。将磁悬浮隔振器半主动控制应用于单层隔振系统进行试验研究,可以在低频共振和高频工况使动反力均方根值降低至被动控制的25.4%和41.07%,使动反力峰值降低至被动控制的29.57%和30.55%。将磁悬浮隔振器半主动控制应用于双层隔振系统进行试验研究,在低频工况最高能使传递至基础的动反力减小57.7%,使机组振动烈度减小54.2%,在高频工况最高能使传递至基础的动反力减小9.6%,使机组振动烈度减小46.7%。说明应用于双层隔振系统的磁悬浮隔振控制方法是有效的。本文研究成果为磁悬浮隔振器的建模具有参考和借鉴意义。为进一步提高内燃动车在全工况下的隔振性能和机组稳定性开拓新的技术路线,具有良好的工程应用前景。

关键词：隔振内燃动力总成磁悬浮隔振器滑模控制动态电磁力

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内燃动力总成双层隔振系统瞬态计算方法研究

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内燃机与配件 2020年第10期 27-33页

作者：蒲大文闫兵叶磊黄燕王兴民西南交通大学机械工程学院成都610031 中国唐山机车车辆有限公司唐山064000

内燃机被广泛应用于生活生产各个方面,但其工作过程中产生的振动与噪声一直困扰着人们。为了减少内燃动力机组整机振动对周围环境产生的不利影响,可将机组通过单层或双层隔振系统安装在基础上。结合相关研究可知,进行内燃动力机组整机... 详细信息

内燃机被广泛应用于生活生产各个方面,但其工作过程中产生的振动与噪声一直困扰着人们。为了减少内燃动力机组整机振动对周围环境产生的不利影响,可将机组通过单层或双层隔振系统安装在基础上。结合相关研究可知,进行内燃动力机组整机振动分析时,除了要计算机组工作转速范围内的整机振动外,掌握机组启停过程的共振响应情况也是必要的。本文以隔振系统中较为复杂的内燃动力总成双层隔振系统为研究对象,首先通过试验掌握了采用双层隔振系统的内燃动力机组启停过程典型共振响应特性,同时试验结果也为验证计算方法正确性的提供了依据。然后,建立了双层隔振系统动力学模型,采用中心差分法为数值计算方法,结合内燃动力总成特点对机组启停过程加载了激振力,仿真计算所得结果与实测结果的共振响应频率基本一致,最大幅值接近。本文提出的隔振系统瞬态计算方法,能够对机组启停过程的共振响应进行准确计算,为在设计阶段掌握内燃动力机组启停过程的共振响应特性提供了可能。该方法虽然是以内燃动力总成双层隔振系统为对象进行研究,对于采用单层隔振系统的内燃动力机组也可适用。

关键词：双层隔振系统内燃动力总成启停工况瞬态计算

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考虑机组弹性的双层隔振系统刚度匹配方法

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内燃机学报 2024年第2期42卷 176-184页

作者：宋世哲黄燕董大伟闫兵西南交通大学机械工程学院四川成都610031

为解决柴油发电机组对不同类型和功率发电机的连接套与隔振系统刚度匹配问题,提出以广义弹性力做功为基础的能量解耦法来量化刚度匹配对双层隔振系统固有特性的影响.基于某内燃动力总成双层隔振系统建立3自由度和18自由度动力学模型进... 详细信息

为解决柴油发电机组对不同类型和功率发电机的连接套与隔振系统刚度匹配问题,提出以广义弹性力做功为基础的能量解耦法来量化刚度匹配对双层隔振系统固有特性的影响.基于某内燃动力总成双层隔振系统建立3自由度和18自由度动力学模型进行分析.结果表明:3自由度模型能够反映系统耦合的主要特点,机组弹性模态频率与低阶刚体振动模态频率比大于2.96时可以降低刚体振动对弹性模态的影响;考虑惯性耦合和弹性耦合后,18自由度模型对应的频率比应大于4.10才可以显著降低该振动耦合.同一柴油机匹配不同惯性参数的发电机,均可参考小惯性参数发电机隔振设计时对应的频率比和刚度比进行双层隔振系统刚度匹配.

关键词：柴油机双层隔振系统刚度匹配固有特性内燃动力总成

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参数可调双层隔振系统的全工况振动控制研究

参数可调双层隔振系统的全工况振动控制研究

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作者：蔡定钟西南交通大学

学位级别：硕士

动力机组作为内燃动(机)车的动力系统,其振动状况将直接影响到其结构的可靠性、安全性以及乘客的舒适度。传统的橡胶被动隔振在边界条件优化方面已经达到了极限,难以继续提高隔振效果,采用参数可调双层隔振系统进一步提高隔振效率已成... 详细信息

动力机组作为内燃动(机)车的动力系统,其振动状况将直接影响到其结构的可靠性、安全性以及乘客的舒适度。传统的橡胶被动隔振在边界条件优化方面已经达到了极限,难以继续提高隔振效果,采用参数可调双层隔振系统进一步提高隔振效率已成为一种最有工程应用前景的技术路线。本文首先对双层隔振系统的基本结构和常用的评价指标进行了介绍,并从理论上探讨了一级隔振参数的改变对隔振性能的影响,确定本文使用减小一级隔振器刚度并增加可调阻尼器的隔振方案,也确定了本文对隔振性能双重优化目标。在此方案基础上介绍了变论域模糊控制理论、内燃机转速信号测量、内燃机及隔振元件状态监测方法,并针对监测目标对采样频率进行了优化。然后对本文所需的弹簧隔振器进行了重新设计和优化,试制成功了一种新型弹簧隔振器,对MR阻尼器的动态性能进行了实验研究,采用遗传-神经网络方法对MR阻尼器进行了正向、反向两种非参数模型的识别,确定了模型的准确性。其后,在倾倒力矩方向对18自由度多刚体系统进行了模型简化,建立了包含控制力的二自由度系统仿真模型;根据隔振性能双重优化目标,提出了一种混合变论域模糊控制方法,基于二自由度半主动控制系统,采用扫频激励方法对控制方法进行了验证;为更好地检验混合变论域模糊控制器在动力机组双层隔振系统中的应用,本文结合ADAMS和Simulink软件,建立了一个中间构架柔性的刚柔耦合半主动控制系统,并在主要激振力方向的扫频工况和稳定工况下进行了仿真研究;还根据部分预实验结果,提出了一种系统阻尼随工况变化的分段最优控制策略。之后,根据实际工程应用需求,使用C#语言开发了一套用于半主动控制及状态监测的完整系统。最后,为了更真实地验证本文两种半主动控制方法(混合变论域模糊控制和分段最优控制)和所开发系统的准确性、实用性,在双层隔振实验台架上使用优化改进的新型弹簧隔振器和开发的控制及监测系统替代传统的橡胶隔振器,通过与传统橡胶隔振方案的对比验证了两种半主动控制方案在实际使用过程中的有效性。研究结果表明:在MR阻尼器的非参数化建模方面,利用遗传算法的全局寻优能力优化BP神经网络的初始权值和阈值建立的MR阻尼器正向、逆向非参数化模型具有较高的辨识精度,能准确的描述出MR阻尼器的动力学特性。在半主动控制策略方面,借鉴天棚和地棚控制思想提出的适用于机组运行全工况的混合变论域模糊控制器在仿真验证中低频范围内可以保证机组振动烈度小,系统稳定,在高频率范围内能有效地减小动反力,提高隔振性能,实现了对机组的全工况的振动控制。在实验中检验了本文所开发半主动控制及状态监测系统的准确性和适用性。在控制策略的实验验证方面,在启动停机工况下对橡胶被动隔振方案以及本文提出的两种半主动控制方法进行了实验对比,本文提出的两种半主动控制方案均能使得系统在启动过程保持稳定,达到与传统橡胶隔振方案相同的效果,在停机过程橡胶隔振方案垂向振动速度出现明显共振峰,最大峰值为13.291mm/s,而本文提出的两种半主动控制方案在停机过程没有明显共振峰,混合变论域模糊控制方案和分段最优控制方案中垂向振动速度最大值分别降低约27.59%和10.34%。通过在8种稳定运行的工况下的实验,对三种实验方案机组的垂向振动速度和垂向动反力进行了定性和定量分析,橡胶被动隔振方案机组的垂向振动速度整体略大于另外两种半主动控制方案,但两种半主动控制方案相比橡胶被动隔振方案在中高频运行工况垂向动反力得到显著降低,其中混合变论域模糊控制方案垂向动反力最大降低49.66%,分段最优控制方案垂向动反力最大降低48.30%。本论文的研究结果可为进一步改善内燃动车动力机组双层隔振系统的整机振动和结构振动控制提供新的技术路线和方法,也为其他动力设备的振动控制研究提供了有益的借鉴和参考。

关键词：内燃动力总成参数可调双层隔振变论域模糊控制遗传神经网络磁流变阻尼器刚柔耦合

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