一个系统具有向某种稳态发展的趋势,这个稳态就称为吸引子。混沌吸引子是吸引子的一种,是混沌系统中一种无序稳定的运动形态。摩擦系统是一个混沌系统,存在混沌吸引子。摩擦系统在磨合过程中自组织形成的混沌吸引子称为磨合吸引子,磨合吸引子是摩擦系统达到稳定状态的标志,对摩擦系统的混沌特性研究具有重要意义。为了揭示磨合吸引子的特性,丰富磨合吸引子的表征参数,实现机械系统磨合状态在线识别与预测,本文基于混沌与分形理论和BP神经网络深入开展了磨合吸引子动力学特性及演化规律研究。从不同动力学角度表征磨合吸引子特性。引入了滑动移除近似熵参数,用于识别磨合吸引子的状态突变点;提出了相点三维直方图概念,用于定性描述磨合吸引子在形成过程中构成相轨迹的相点空间分布特征,并通过相点三维直方图的两个量化表征参数-相点数量最大值和包含相点的盒子数,定量描述相点的空间分布特征;基于相空间重构中的距离矩阵,提出了收敛度和距离矩阵标准偏差两个表征参数,分别用于定量描述磨合吸引子的收敛程度与离散程度,进而揭示磨合吸引子的稳定性。根据Stribeck曲线与表面粗糙度选用准则,确定销-盘磨合试验的载荷、速度以及盘试样初始表面粗糙度的取值范围。计算摩擦系数信号的关联维数、滑动移除近似熵、相点数量最大值、包含相点的盒子数、收敛度和距离矩阵标准偏差,并绘制这些表征参数随磨损过程进行的变化曲线。研究发现:随着载荷增大,磨合时间逐渐减小,稳定磨损状态下的摩擦系数先稳定在较小值处然后突然增大,最后在较大值处保持相对稳定。当载荷较小时,所有表征参数均呈现出“浴盆曲线”或“倒浴盆曲线”的演变规律,表明摩擦系统存在磨合吸引子。但是当载荷过大时,所有表征参数的演化均无规律可循,即当载荷过大时,摩擦系统不具备磨合吸引子的形成条件。随着速度增大,磨合时间不断减小,稳定磨损状态下的摩擦系数先增大然后减小。当速度较小时,所有表征参数均呈现出“浴盆曲线”或“倒浴盆曲线”的演变规律,表明摩擦系统存在磨合吸引子。但是当速度过大时,所有表征参数不再呈现上述规律,即当速度过大时,摩擦系统不具备磨合吸引子的形成条件。随着盘试样初始表面粗糙度增大,磨合时间和稳定磨损状态下的摩擦系数逐渐增大。当盘试样初始表面为光滑及较光滑表面时,所有表征参数均呈现出“浴盆曲线”或“倒浴盆曲线”的演变规律,表明摩擦系统存在磨合吸引子。当盘试样初始表面粗糙度为平衡粗糙度（或最佳粗糙度）时,摩擦系统经过很短磨合时间迅速进入到稳定磨损阶段。由此可见,摩擦系统中磨合吸引子的形成是有条件的,中低载荷与速度,以及与较光滑表面的组合,更有利于提高机械设备运行的可靠性和延长机械设备的服役时间。在摩擦磨损试验机上进行分阶段的环-盘磨损试验,试验前后分别称量环试样和盘试样的质量,试验结束后收集磨粒。研究整个磨损过程中摩擦副磨损量的变化,以及磨粒群的几何与分形特征,然后与同一摩擦系统中磨合吸引子的表征参数进行相关性研究。研究发现:磨损全过程中摩擦副磨损量的变化曲线与机械部件的理论磨损量变化曲线基本一致;磨粒群的不同粒径区间的磨粒数服从正态分布。随着磨损过程的进行,磨粒群的等效平均粒度遵循“减小-稳定-增大”的演变规律,磨粒群的分布分形维数遵循“增大-稳定-减小”的演变规律。将磨粒群的等效平均粒度和分布分形维数的变化过程与磨合吸引子的关联维数、滑动移除近似熵和距离矩阵标准偏差的变化过程比较发现,同一摩擦系统产生的磨粒群的分形特性与磨合吸引子的动力学特性具有相关性和一致性。因此,可以通过磨粒群的分形特性反映磨合吸引子的动力学特性。在摩擦磨损试验机上进行分阶段的环-盘磨损试验,试验前后分别测量环试样和盘试样的表面粗糙度和三维形貌。研究试样表面形貌的二维与三维分形特性,并与同一摩擦系统中磨合吸引子的表征参数进行相关性研究。研究发现:随着磨损过程的进行,环试样表面的粗糙度不断增大,盘试样表面的粗糙度先减小然后保持相对稳定最后增大;盘试样表面的二维轮廓分形维数和特征粗糙度与三维形貌分形维数均遵循“增大-稳定-减小”的演变规律。将盘试样表面的三个分形表征参数的变化过程与磨合吸引子的关联维数、滑动移除近似熵和距离矩阵标准偏差的变化过程比较发现,同一摩擦系统中磨损表面形貌的分形特性与磨合吸引子的动力学特性具有相关性和一致性。因此,可以通过磨损表面形貌的二维与三维分形特性反映磨合吸引子的动力学特性。通过Design_expert₈软件设计有关载荷、速度和盘试样初始表面粗糙度的磨合正交试验方案,并在摩擦磨损试验机上进行磨合试验。磨合试验结束后,统计与计算每组试验的输出参数-磨合时间、稳定磨损状态下的摩擦系数值、稳定磨损状态下摩擦系数的关联维数值、滑动移除近似熵值和距离矩阵标准偏差值。利用BP神经网络建立稳定磨损状态下磨合吸引子的BP神经网络试验模型。经过反复训练和验证得,BP神经网络模型的预测精度可以达到80%以上。利用磨合吸引子模型预测不同系统参数条件下摩擦系统的输出参数值,并将它们构成一个预测数据库。然后联合LabVIEW和MATLAB软件开发磨合状态在线识别系统,通过对比输出参数预测值与真实值,识别与预测摩擦系统的磨合状态。该论文有图132幅,表28个,参考文献191篇。