风力机叶片面内振动的主动控制研究

针对风力机叶片面内方向振动建模和控制问题,采用欧拉-拉格朗日法建立力学模型描述旋转叶片动态及塔架动态;采用分布式参数考虑了叶片的空气动力属性、分布式质量及刚度以及重力和离心刚化的影响;对叶片和塔架的耦合,发电机转矩对塔架振动的影响也进行了建模。为了减小整个叶片的振动,设计空间H∞控制器来抑制振动,在每个叶片叶尖安装一对主动拉索,在面内振动方向产生主动控制力,以减少振动幅值。利用Matlab/Simulink平台,建立NREL-5 MW机组模型并进行数值仿真,其结果显示出整个叶片振动幅值的减小,显示了所提出的控制策略及执行器布置,能有效地抑制由叶片上连续分布的实变风载荷引起的振动。     

基于SMA阻尼器控制的鼓型塔风振响应分析

以某220kV输电线路的风致振动为例,研究了基于SMA阻尼器的鼓型塔振动控制方案和控制效果。先应用有限元软件ANSYS建立鼓型塔的有限元模型,采用线性自回归滤波器法模拟随机脉动风荷载的时程样本,再应用能量法计算所需阻尼器数量,根据SMA阻尼器的工作原理和鼓型塔的结构特点,设计了3种阻尼器布置方案进行结构风致振动瞬态响应仿真,提取各方案控制点位移、加速度时间历程进行比较分析。结果表明,安装SMA阻尼器后,对塔顶位移、加速度的最大减振率分别为37.8%、75.4%,方案3为最优布置方案,可见将SMA阻尼器应用于输电塔振动控制效果较好,合理设计阻尼器布置方案能使阻尼器发挥最大耗能功能,获得最好控制效果。     

四缸柴油机减振分析及平衡机构设计

对某直列四缸柴油机振动平衡分析,得出不平衡的二阶往复惯性力及其力矩是其主要振动激励源之一。原机型中没有平衡机构,受到空间的限制,所设计的双平衡轴机构,只是平衡二阶往复惯性力。通过振动测量对比试验,表明所设计的双平衡轴机构能达到显著地降低发动机整机振动烈度的效果,从而也证实了二阶往复惯性力才是最主要的振动激振源。     

内燃机整机振动模糊控制系统的设计

内燃机振动的主要类型是整机振动和扭转振动。主动控制则可以通过外界能量主动改变控制系统的某些参数来适应内燃机整机振动的变化,因此能达到更好的减振效果。本文以4135型柴油机为研究对象,建立了内燃机整机振动六自由度的数学模型并进行了动力学分析,明确了整机振动的主要干扰力,由此建立了占主导地位的内燃机整机垂向振动控制系统的数学模型。     

风力机传动链扭转振动无源控制

以永磁同步风力发电系统为研究对象,研究基于其端口受控的哈密尔顿(PCH)模型的传动链扭转振动无源性控制(PBC)问题。首先,建立传动链的两质量块模型,并将其转化为能反映系统物理结构特性的PCH模型。然后,从系统能量角度出发,基于传动链的PCH模型,设计结构简单,调整参数物理意义明确的无源控制器。最后,在Matlab平台上进行无源控制策略与PID控制策略的仿真对比,仿真结果表明所提出的无源控制策略不仅能有效降低传动链的疲劳载荷,抑制扭转振动,还能提高输出功率的品质,且比PID控制策略有更好的控制效果。     

内燃机整机振动神经网络自适应主动控制技术研究

建立了一种发动机一汽车振动模型，利用神经网络自适应主动振动控制与机械被动控制相结合的方法，通过自适应控制算法，在控制过程中自动调整、修改和完善控制参数，从而达到了最佳的控制效果。应用MATLAB语言编程仿真表明：设计的神经网络自适应控制系统的振动控制效果优于机械被动隔振和半主动隔振（PID与模糊控制），而且对振动环境的自适应能力强，有很强的鲁棒性和很好的减振效果。     

摩托车发动机弹性隔振器的设计研究

利用弹性隔振器隔离发动机高频振动是摩托车减振的一种重要方法。对摩托车发动机的弹性隔振系统进行了研究,提出了摩托车发动机的弹性隔振原理和频率设计准则,建立了发动机弹性系统的动力学模型,确定了系统的动特性参数,分析弹性隔振器对车架动特性的设计要求,结合试验测试,设计了弹性隔振器。研究结果表明,弹性隔振器能有效地隔离发动机系统的高频振动。     

基于声学超材料的齿轮减速器箱体减振方法研究

齿轮减速器振动噪声性能直接影响了船舶的舒适性和安全性,但目前普遍采用的减振降噪手段已进入瓶颈期。针对这一问题对声学超材料在齿轮减速器箱体上的减振方法进行了研究,分析了齿轮减速器箱体在不同激励下的振动特性,设计了超材料单体结构和具有类似振动特征的箱体缩比模型,系统分析了超材料的质量比、阻尼比和单体结构数量等对减振效果的影响。针对缩比模型设计了超材料减振方案1（单体结构固有频率分别为2 690,2 790和2 970 Hz）和超材料减振方案2（相比于方案1增加单体结构,固有频率为4 000 Hz）。经分析得到,在缩比模型主要峰值频率处方案1的减振效果不小于7 dB。并通过试验对该计算结果进行验证,减振频带误差小于4.0%,减振幅值误差不超过10.3%,证明了超材料方案的有效性。     

内燃机整机振动模糊控制系统的设计

内燃机振动的主要类型是整机振动和扭转振动。主动控制则可以通过外界能量主动改变控制系统的某些参数来适应内燃机整机振动的变化，因此能达到更好的减振效果。本文以4135型柴油机为研究对象，建立了内燃机整机振动六自由度的数学模型并进行了动力学分析，明确了整机振动的主要干扰力，由此建立了占主导地位的内燃机整机垂向振动控制系统的数学模型。     

内燃机整机振动模糊自适应主动控制技术研究

作者在建立发动机一汽车振动模型中，利用模糊自适应主动振动控制与机械被动隔振相结合的方法，使得模糊控制规则在控制过程中自动调整、修改和完善，从而达到了最佳的控制效果。应用MATLAB语言编程仿真表明，设计的模糊自适应控制系统的振动控制效果优于机械被动隔振和传统的主动隔振，而且对振动环境的自适应能力强，控制器响应快，超调量小，有很强的鲁棒性。     

基于调频质量阻尼器的并网风力机叶片振动主动控制

风力发电机叶片的振动问题会影响风力发电机的安全运行及功率输出。针对叶片振动控制问题,采用主动调频质量阻尼器(TMD)设计主动控制策略,建立完整的机械及电气耦合模型。基于欧拉-拉格朗日法建立并网变速运行条件下的双馈感应风力机(DFIG)整体动力学模型,包括叶片、塔架的耦合,机械及电气由传动系统耦合。分析湍流载荷、变速诱导力及电网动态对叶片面内振动的影响,文章扩展了现有的模型,考虑了阻尼器停止力,完善了动力学模型,设计了约束系统和H∞鲁棒控制策略。仿真结果表明,提出的模型准确可靠,控制策略能有效减小叶片面内振动,阻尼器行程满足叶片许可的工作空间。此外,数值研究表明,在发生电网故障的情况下,控制器对于风轮速度变化具有鲁棒性。     

基于粘滞阻尼器的单桩式海上风力机结构振动控制

为探究湍流风与地震联合作用下单桩式海上风力机的结构动力学响应与振动控制,以单桩式NREL 5 MW海上风力机为研究对象,采用有限元法建立三维壳模型并基于二次开发将体等效线性模型集成于ABAQUS中,通过附加粘滞阻尼器对地震诱导风力机振动进行控制。结果表明:粘滞阻尼器能够大幅降低地震导致的风力机塔顶振动,但对湍流风引起的塔顶振动控制效果并不明显;粘滞阻尼器也能缓解因地震造成的支撑结构上Von-Mises应力集中现象且在粘滞阻尼器安装位置效果最好;粘滞阻尼器能够显著降低风力机桩基部分所受剪力最大值,而对弯矩的控制效果则在风力机支撑结构部分效果最明显。     

基于变系数滑模控制器的风电机组振动主动控制研究

基于某公司新型8 MW半直驱式风电机组传动链实际参数建立传动链机电控耦合模型，设计机侧变流器速度环变系数滑模控制器，通过采用改变控制策略来增强风电传动链抗干扰能力并减小传动链零部件横向振动。结果表明：当风电机组受到外部突变激励时，在变系数滑模控制器控制下发电机转子对速度追踪效果更好、机械部件横向振动位移显著减小且发电机电流及电磁转矩中的机械频率得到有效抑制。     

基于气动弹性理论的风力机叶片耦合分析

针对风力机叶片,建立其结构动力学方程,推导分析了叶片旋转所产生的振动速度及其对来流的影响。基于BEM(Blade Element Momentum)理论,在风力机空气动力学基础上,建立了风力机的气动耦合分析模型。应用该模型,对某2MW风力机进行了计算分析,得到了叶片在额定工作风速下的振动变形、速度、加速度以及叶片沿展向的变形和载荷分布。充分考虑叶片的结构振动特性与来流风速的耦合效应,使得风力机空气动力学特性模型更加准确,对于风力机的设计和分析具有重要意义。     

摩托车发动机惯性力综合平衡及CAD研究

研究摩托车发动机的综合平衡设计原理，由平衡基本理论和推导出的设计模型，开发出摩托车发动机平衡CAD软件，在探索先进设计、解决摩托车振动和新产品开发的工程设计实践中收到了很好的效果。     

成圈叶片结构振动特性的整体计算模型

用扭曲梁单元和空间梁单元分别模化长叶片的叶型和连接件，并采用坐标变换将单元的动能和弹性应变能表达式从局部坐标系转化到总体坐标系，建立了分析成圈长叶片结构振动特性的整体计算模型。考虑到叶片结构的周期对称性，在建立方程时将指定位移的自由度保留在局部坐标系上。借助商业软件TECPLOT作为后处理，使模态振型可以直观的表现出来。算例表明，该模型可以有效计算成圈长叶片结构的振动特性，很好地反映成圈叶片结构的节径振动和节圆振动，为成圈叶片的振动设计和振动测量提供指导。     

某型风机转子临界转速计算和对中研究

采用应变能法对某型风机转子进行了模型建立和简化。利用有限元法,对该型轴流风机转子的临界转速和不平衡响应进行了理论分析,根据相关标准,对转子的安全性进行了考核和评估。并对轴系的挠度和扬度进行了计算。结合理论分析和测试结果对风机的标高进行了现场调整,最终取得了良好的效果,并且振动满足设计要求。     

泵站压力管道振动特性分析及减振优化设计

为探究泵站压力管道的不同布置形式对管道振动的影响,选取宁夏盐环定泵站工程二泵站#1压力管道为研究对象,建立基于流固耦合的泵站压力管道水流ALGOR数值模型,并采用DASP振动测试系统获取振动信号对模拟结果进行验证,分析压力管道水流流态对管道振动的激励特征并提出优化设计方案。结果表明,压力管道进水管处、支管总管相接处及总出水管处均有强烈的振动,但进水管的振动较出水总管振动更为强烈;减振优化设计方案中,调整支管距离对降低水流对管道振动的激励效果微弱,增大管径及改变总管走向对其效果较好,其中总管走向在2°～5°之间较佳,不仅能降低管道振动,而且能减少泵站能耗损失。研究结果可为高扬程泵站压力管道的优化设计提供理论依据。     

车用直列四缸柴油机隔振系统设计及试验研究

将激励源(发动机)与车身两部分进行隔离是解决汽车振动、噪声问题的主要方法之一。本文介绍了D4114Z_LQB柴油机隔振系统方案和橡胶隔振器的设计,并对柴油机、隔振器系统的振动模态进行了计算。装车振动测试表明,所设计隔振系统能有效地降低发动机传递给车架的振动。     

498柴油机试验台架隔振系统设计与试验研究

在内燃机与支架之间安装隔振设备是降低内燃机振动和噪声的有效方法之一。本文介绍了498柴油机试验台架的隔振方案和橡胶隔振器的设计,并讨论了引起498柴油机机体振动的主要原因。试验表明,所设计隔振系统能有效地降低内燃机传递给支架的振动。