一类机械旋转系统的非线性动力学分析及其控制研究

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在机械旋转系统实践和研究过程中,对转子系统的单因素和耦合因素的研究都已经取得了很好的成绩。我们从具体发展和研究成果来看,可以发现在目前转子的研究领域主要集中在四类问题上:转子-轴承中的油膜力,转子-迷宫密封中的气体激振力,转子-密封腔内发生的碰磨,转子-干摩擦。而在近几年的此类研究逐渐由单个转子系统转向耦合转子系统,这将对更好的掌握和分析转子运动特性起到更加完善的作用,比如经典的转子轴承密封系统。但是不可否认的是在机械旋转故障分析中,裂纹和气体激振力引起的机械故障依旧占有举足轻重的作用,而对这两种情况的耦合系统的研究却很少。裂纹的产生原因有两个:转子材料本身的因素、转子设备使用超过了退役的年限。所以为了提高设备的安全防预意识,就需要我们研究裂纹的发生机理,分析裂纹故障特征。针对裂纹-轴承-密封转子系统,本文具体分析了它的动力学性质,另外研究了不同密封间隙对系统的影响。最后,对此系统做了两类混沌控制,使系统达到预期的运动特性。  本研究主要内容包括:⑴综述转子系统的研究状况以及近些年此类研究的热点所在,并阐述本文选题的目的、意义及该领域目前存在的问题;在此基础上引出了裂纹-轴承-密封转子系统的动力学模型和此系统相关的研究方法,为裂纹-轴承-密封转子系统的分析和研究起到一定的指引作用。⑵在研究裂纹-轴承-密封转子系统的过程中,数值仿真必不可少,所以这里应用C语言的编程运算数据,然后用MATLAB画出系统的分岔图、相图、时间响应图、Poincaré映射图,研究不同密封间隙对系统的影响。⑶通过两种方法对裂纹-轴承-密封转子系统进行了混沌控制。分别用了x|x|和比例微分的方法,在原参数都不变的情况下,将反馈控制器添加到原来的系统微分方程中,经过数值仿真,我们可以得到另外一组分岔图、相图、时间响应图和Poincaré映射图,然后通过与原来的组图对比发现,控制后的系统稳定性有所提高。
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