大型多支承旋轉(zhuǎn)軸系低頻振動(dòng)主動(dòng)控制模擬研究.pdf

1、本文以200/300MW汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ洼S系為對象，以數(shù)學(xué)理論分析、計(jì)算機(jī)仿真、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證為手段，研究大型多支承單軸低頻彎曲振動(dòng)、扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的主動(dòng)控制問題，具體涉及多支承軸系振動(dòng)特性分析、振動(dòng)主動(dòng)控制理論分析、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、執(zhí)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)、主動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、軸系振動(dòng)低階模態(tài)實(shí)驗(yàn)分析。 首先，闡述大型軸系低頻振動(dòng)及其控制問題的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢。然后，在建立多支承軸系彈性動(dòng)力學(xué)模型基礎(chǔ)上，利用動(dòng)力學(xué)數(shù)值仿真方法與有限元方法分

2、析低頻振動(dòng)特性，弄清軸系振動(dòng)的低階固有頻率及其振型，并分析幾種典型激勵(lì)下的響應(yīng)特性。 接著，分析幾種現(xiàn)代控制理論的控制特點(diǎn)，針對模型軸系建立集中質(zhì)量模型，結(jié)合其振動(dòng)特性，探討最優(yōu)控制理論在多支承軸系低頻彎扭振動(dòng)主動(dòng)控制中的應(yīng)用，導(dǎo)出系統(tǒng)狀態(tài)空間模型，運(yùn)用LQ/LQG算法確定控制律，設(shè)計(jì)模型軸系低頻振動(dòng)最優(yōu)控制系統(tǒng)，并對其進(jìn)行模擬控制的仿真分析。 其次，為配合主動(dòng)控制模擬實(shí)驗(yàn)與工程應(yīng)用模擬研究的需要，研制主動(dòng)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)，

3、即采用高頻響動(dòng)圈式電磁開關(guān)閥，創(chuàng)造性地設(shè)計(jì)能對大型軸系彎曲振動(dòng)、扭轉(zhuǎn)振動(dòng)施加廣義主動(dòng)控制力的電液式周向加載執(zhí)行系統(tǒng)，并分析該執(zhí)行系統(tǒng)動(dòng)力響應(yīng)特性與電磁特性。 最后，在模型軸系低頻振動(dòng)特性、控制器、執(zhí)行器特性研究基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)軸系低頻振動(dòng)主動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，介紹系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成與儀器裝備。另外，依據(jù)需要，研究中適當(dāng)安排模型軸系模態(tài)實(shí)驗(yàn)研究，并對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理。 本文主要解決三個(gè)關(guān)鍵技術(shù)問題，一是現(xiàn)代控制理論在軸系低頻振動(dòng)控