高速電梯提升系統(tǒng)動力學(xué)建模及振動控制方法研究.pdf

1、電梯作為高層建筑垂直運(yùn)輸?shù)慕煌üぞ?，在日常生活中的作用越來越不可忽視，平穩(wěn)安全無疑是人們對其性能的基本要求。然而，由于設(shè)計、制造以及安裝等方面的缺陷，電梯在運(yùn)行過程中，不可避免地會產(chǎn)生各種各樣的振動現(xiàn)象，其中很大一部分與電梯的提升系統(tǒng)有關(guān)。另外，隨著電梯運(yùn)行速度和提升高度的增加，提升系統(tǒng)在運(yùn)行時對外界干擾更加敏感，異常的振動更容易發(fā)生，其后果會加劇鋼絲繩的磨損和疲勞，縮短鋼絲繩的使用壽命，同時，轎廂內(nèi)可能產(chǎn)生噪聲，其結(jié)果會使轎廂內(nèi)的乘客

2、感到不適，影響電梯的使用壽命以及乘坐舒適性。加之，隨著城市化進(jìn)程的快速發(fā)展，人們對電梯提升系統(tǒng)的安全性和舒適性提出了更高的需求。而要解決這種矛盾，就需要對電梯提升系統(tǒng)在運(yùn)行過程中所表現(xiàn)出的動力學(xué)行為進(jìn)行深入而詳細(xì)的了解，以掌握其特點和規(guī)律，同時采取可行的控制策略對其振動進(jìn)行控制。本文采用理論、分析與實驗相結(jié)合的研究方法，系統(tǒng)研究了電梯提升系統(tǒng)動力學(xué)特性，并設(shè)計了振動控制器，為電梯提升系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行提供了理論與技術(shù)支持。
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3、文首先基于多體動力學(xué)理論，考慮變形產(chǎn)生的幾何非線性因素對提升系統(tǒng)的影響，應(yīng)用廣義Hamliton原理建立了提升系統(tǒng)縱向-橫向-側(cè)向空間耦合自由振動模型。同時，考慮提升系統(tǒng)頂端橫向外界激勵，建立了提升系統(tǒng)受迫振動理論模型，給出了其數(shù)學(xué)模型的詳細(xì)數(shù)值求解方法，并采用自行設(shè)計的提升系統(tǒng)測試實驗臺，驗證了數(shù)學(xué)模型的正確性。
　　其次基于提升系統(tǒng)縱向-橫向耦合振動模型，從三個方面分析了提升系統(tǒng)的參數(shù)振動特性，一方面建立了電梯運(yùn)行時提升系統(tǒng)的

4、振動能量表達(dá)式，基于該能量方程，應(yīng)用Lyapunov第二法關(guān)于穩(wěn)定性的理論，分析了提升系統(tǒng)在運(yùn)行過程中的瞬態(tài)穩(wěn)定性特性；一方面推導(dǎo)出了提升系統(tǒng)的固有頻率計算公式，并對提升系統(tǒng)的固有頻率特性進(jìn)行了分析；一方面從電梯結(jié)構(gòu)參數(shù)和運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)分析研究了影響提升系統(tǒng)參數(shù)振動特性的效果及其因素。
　　為了掌握高速電梯提升系統(tǒng)在外界激勵作用下的振動特性，基于電梯提升系統(tǒng)振動模型，以高速電梯提升系統(tǒng)為例，從導(dǎo)軌不平順激勵、曳引系統(tǒng)橫向激勵以及參數(shù)

5、激勵三個方面對提升系統(tǒng)的振動特性進(jìn)行了深入分析，結(jié)果表明：提升系統(tǒng)的外界激勵源主要來自于導(dǎo)向系統(tǒng)和曳引系統(tǒng)等因素，且這些因素對提升系統(tǒng)的橫向振動影響較大；提升系統(tǒng)是一個典型的參變系統(tǒng)，當(dāng)運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)有小的簡諧干擾時，提升系統(tǒng)會發(fā)生參數(shù)共振現(xiàn)象，參數(shù)共振對提升系統(tǒng)的縱向振動影響較大。
　　為了抑制高速電梯提升系統(tǒng)的振動，提出了增加張緊鋼絲繩裝置的被動控制方法以及以耗散提升系統(tǒng)能量為目的的主動控制方法來抑制提升系統(tǒng)的振動。并結(jié)合算例對