转子耦合摆系统的同步行为理论研究?

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方潘, 侯勇俊, 张丽萍, 杜明俊, 张梦媛. 2016: 转子耦合摆系统的同步行为理论研究?, 物理学报, null(1): 014501. doi: 10.7498/aps.65.014501
引用本文: 方潘, 侯勇俊, 张丽萍, 杜明俊, 张梦媛. 2016: 转子耦合摆系统的同步行为理论研究?, 物理学报, null(1): 014501. doi: 10.7498/aps.65.014501
Fang Pan, Hou Yong-Jun, Zhang Li-Ping, Du Ming-Jun, Zhang Meng-Yuan. 2016: Synchronous b ehavior of a rotor-p endulum system, Acta Physica Sinica, null(1): 014501. doi: 10.7498/aps.65.014501
Citation: Fang Pan, Hou Yong-Jun, Zhang Li-Ping, Du Ming-Jun, Zhang Meng-Yuan. 2016: Synchronous b ehavior of a rotor-p endulum system, Acta Physica Sinica, null(1): 014501. doi: 10.7498/aps.65.014501

转子耦合摆系统的同步行为理论研究?

Synchronous b ehavior of a rotor-p endulum system

  • 摘要: 转子耦合摆系统广泛应用于航空动力装置、矿业筛分机械和并联机器人等高速旋转设备。但是对转子耦合摆系统同步行为(稳定相位差值)研究甚少,系统同步行为通常影响系统的工作执行精度。基于这一特殊背景,提出了转子与摆耦合系统的简化物理模型。利用庞加莱法研究转子耦合摆系统的同步问题,进一步揭示了该类系统同步现象的本质机理。首先运用拉格朗日方程建立了转子同向和反向旋转的系统动力方程,随后将系统动力方程转换为无量纲方程。然后利用拉普拉斯法对无量纲方程解耦,计算出了系统各个自由度的近似稳态响应解。继而采用庞加莱法导出了系统实现同步的平衡方程和稳定准则。只有系统的物理参数同时满足系统同步平衡方程和稳定准则时,系统才能实现稳定的同步行为。通过理论研究发现,系统的同步行为主要受弹簧刚度、摆杆安装倾角和转子旋转方向的影响。同时系统同步“临界点”会造成相位差角无解,导致系统动态特性表现为混沌。最后,使用计算机模拟验证了理论计算的正确性,两者的结果相符。
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出版历程
  • 刊出日期:  2016-01-15

转子耦合摆系统的同步行为理论研究?

  • 西南石油大学机电工程学院,成都,610500
  • 中国石油大学 北京 地球科学学院,北京,102249

摘要: 转子耦合摆系统广泛应用于航空动力装置、矿业筛分机械和并联机器人等高速旋转设备。但是对转子耦合摆系统同步行为(稳定相位差值)研究甚少,系统同步行为通常影响系统的工作执行精度。基于这一特殊背景,提出了转子与摆耦合系统的简化物理模型。利用庞加莱法研究转子耦合摆系统的同步问题,进一步揭示了该类系统同步现象的本质机理。首先运用拉格朗日方程建立了转子同向和反向旋转的系统动力方程,随后将系统动力方程转换为无量纲方程。然后利用拉普拉斯法对无量纲方程解耦,计算出了系统各个自由度的近似稳态响应解。继而采用庞加莱法导出了系统实现同步的平衡方程和稳定准则。只有系统的物理参数同时满足系统同步平衡方程和稳定准则时,系统才能实现稳定的同步行为。通过理论研究发现,系统的同步行为主要受弹簧刚度、摆杆安装倾角和转子旋转方向的影响。同时系统同步“临界点”会造成相位差角无解,导致系统动态特性表现为混沌。最后,使用计算机模拟验证了理论计算的正确性,两者的结果相符。

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