大型多支承旋轉(zhuǎn)軸系低頻振動主動控制模擬研究.pdf

1、本文以200/300MW汽輪機轉(zhuǎn)子實驗模型軸系為對象，以數(shù)學理論分析、計算機仿真、實驗驗證為手段，研究大型多支承單軸低頻彎曲振動、扭轉(zhuǎn)振動的主動控制問題，具體涉及多支承軸系振動特性分析、振動主動控制理論分析、控制系統(tǒng)設(shè)計、執(zhí)行系統(tǒng)設(shè)計、主動控制實驗系統(tǒng)設(shè)計、軸系振動低階模態(tài)實驗分析。 首先，闡述大型軸系低頻振動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力學模型基礎(chǔ)上，利用動力學數(shù)值仿真方法與有限元方法分

2、析低頻振動特性，弄清軸系振動的低階固有頻率及其振型，并分析幾種典型激勵下的響應特性。 接著，分析幾種現(xiàn)代控制理論的控制特點，針對模型軸系建立集中質(zhì)量模型，結(jié)合其振動特性，探討最優(yōu)控制理論在多支承軸系低頻彎扭振動主動控制中的應用，導出系統(tǒng)狀態(tài)空間模型，運用LQ/LQG算法確定控制律，設(shè)計模型軸系低頻振動最優(yōu)控制系統(tǒng)，并對其進行模擬控制的仿真分析。 其次，為配合主動控制模擬實驗與工程應用模擬研究的需要，研制主動控制執(zhí)行機構(gòu)，

3、即采用高頻響動圈式電磁開關(guān)閥，創(chuàng)造性地設(shè)計能對大型軸系彎曲振動、扭轉(zhuǎn)振動施加廣義主動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)動力響應特性與電磁特性。 最后，在模型軸系低頻振動特性、控制器、執(zhí)行器特性研究基礎(chǔ)上，設(shè)計軸系低頻振動主動控制實驗系統(tǒng)，介紹系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成與儀器裝備。另外，依據(jù)需要，研究中適當安排模型軸系模態(tài)實驗研究，并對實驗數(shù)據(jù)進行分析和處理。 本文主要解決三個關(guān)鍵技術(shù)問題，一是現(xiàn)代控制理論在軸系低頻振動控