基于次級(jí)通道在線辨識(shí)的齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)振動(dòng)主動(dòng)控制研究.pdf

1、齒輪作為一種通用件，是各種機(jī)械裝備系統(tǒng)中的重要傳動(dòng)裝置，在機(jī)械、交通、化工、航空、航天、船舶等行業(yè)的設(shè)備中起著非常關(guān)鍵的作用。實(shí)際應(yīng)用中的齒輪不可避免地存在著制造、安裝誤差，在載荷的作用下輪齒將發(fā)生變形。這些誤差和變形破壞了齒輪傳動(dòng)的嚙合關(guān)系，使齒輪嚙合時(shí)的位置相對(duì)于其理論位置發(fā)生偏離，從而使瞬時(shí)傳動(dòng)比發(fā)生變化，造成齒與齒之間的碰撞和沖擊，形成了齒輪嚙合的內(nèi)部激勵(lì)，從而產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲。
　　本文結(jié)合壓電智能材料的應(yīng)用，將主動(dòng)控制技

2、術(shù)用于齒輪嚙合傳動(dòng)系統(tǒng)振動(dòng)控制，基于軸橫向振動(dòng)主動(dòng)控制思想，提出了一種齒輪箱內(nèi)的主動(dòng)控制結(jié)構(gòu)，使主動(dòng)控制力以更直接的方式控制誤差激勵(lì)引起的振動(dòng)響應(yīng)。利用多組壓電片在力學(xué)上串聯(lián)、電學(xué)上并聯(lián)的設(shè)計(jì)思想，構(gòu)成壓電堆作動(dòng)器，基于FxLMS自適應(yīng)濾波算法，通過作動(dòng)器輸出的位移控制齒輪軸的彎曲振動(dòng)，進(jìn)而達(dá)到衰減振動(dòng)和噪聲的目的。具體工作包括以下幾個(gè)方面：
　　1)采用集中質(zhì)量法建立了直齒輪三自由度振動(dòng)數(shù)學(xué)模型，并基于此模型對(duì)齒輪系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)特

3、性進(jìn)行分析，為主動(dòng)控制奠定了基礎(chǔ)。分析了激勵(lì)頻率、負(fù)載、阻尼等對(duì)齒輪振動(dòng)狀態(tài)和嚙合形式的影響；對(duì)比了線性模型和非線性模型，時(shí)變剛度模型和時(shí)不變剛度模型用于動(dòng)力學(xué)分析時(shí)的區(qū)別。
　　2)基于控制軸橫向振動(dòng)的概念，提出一種齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)振動(dòng)主動(dòng)控制結(jié)構(gòu)。采用有限元的方法，建立了主動(dòng)控制結(jié)構(gòu)的數(shù)學(xué)模型，為仿真研究奠定基礎(chǔ)。闡述了FxLMS自適應(yīng)濾波算法的基本原理，并用FxLMS算法進(jìn)行了主動(dòng)控制仿真研究;分析了次級(jí)通道誤差和參考信號(hào)對(duì)Fx

4、LMS算法收斂性能和穩(wěn)定性的影響。
　　3)分析了對(duì)次級(jí)通道進(jìn)行在線辨識(shí)的原因，討論了附加隨機(jī)信號(hào)進(jìn)行在線辨識(shí)的幾種算法，分析了其性能特點(diǎn)，并進(jìn)行了主動(dòng)控制仿真驗(yàn)證。將DLMS算法應(yīng)用到振動(dòng)主動(dòng)控制中，采用自適應(yīng)的方法對(duì)次級(jí)通道進(jìn)行延遲估計(jì)，并進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。
　　4)搭建了齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)振動(dòng)主動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，開展了振動(dòng)主動(dòng)控制研究。首先在離線條件下研究了次級(jí)通道模型，并對(duì)采用自適應(yīng)陷波器獲取參考信號(hào)的方法進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。然后