交變流體驅動的衝擊機構動力學與控制研究

《交變流體驅動的衝擊機構動力學與控制研究》是依託華南理工大學，由丁問司擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：交變流體驅動的衝擊機構動力學與控制研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：丁問司
• 依託單位：華南理工大學

項目摘要

項目以交變流體（液壓、氣壓）往復驅動的高速、高加速變化的衝擊機構動力學行為與驅動控制策略為研究對象，通過建立流控衝擊機構近似剛柔液耦合動力學模型，揭示流體驅動的二元、三元衝擊系統在彈性、塑性、黏彈性、黏塑性工作介質下的非線性波動力學特性及其對驅動控制性態的影響規律。將現代時頻分析技術中Hilbert-Huang變換(HHT)和細化調製譜分析等方法運用到對流體約束作用下的衝擊活塞反彈特徵提取中，並根據提取的反彈動力學特徵，提出相應行之有效的工作介質智慧型辨識方法。進一步，研究衝擊應力波在多種桿件結構中的傳播方式，採用反演設計方法分析流體激勵形態，最佳化沖錘結構。為衝擊機構系統的動力學分析和柔性衝擊的主動控制提供新的理論和方法。

結題摘要

本項目對礦山、冶金、建築、車輛、機械製造等行業中常見的交變流體（液壓、氣壓）往復驅動的高速、高加速變化的衝擊機構動力學行為、介質識別方法和驅動控制技術展開了深入研究。項目研究中分別建立了氣動衝擊錘和液壓衝擊錘的動力學模型，通過特徵值和有限元分析方法，揭示了不同形式流體驅動往復多元衝擊系統在彈性、彈塑性等工作介質下的非線性波動力學特性。確定了活塞的衝擊反彈判據。研究中套用瞬態波函式特徵值展開法，考慮雙柔性桿衝擊的“次撞擊”瞬態效應，推導出兩桿組合結構中的衝擊接觸界面應力，避免對含未知奇異載荷項強非線性方程的求解，實現了對計算撞擊力時間歷程的分析，解決了衝擊力數值求解的計算精度和收斂性問題。項目針對交變液壓流體發生器進行了研究，建立了交變流體參數分散式網路功率傳遞矩陣模型，分析了管道內油液交變流動的頻率特徵。進一步研究了交變流體管道頻率特性與往復衝擊機構運動特徵的匹配方法。研究中提出了針對高頻往復活塞直線運動的兩種非接觸測量方法：氣壓法和電磁法。在建立兩種測量方法多場耦合模型基礎上，對影響測量的要素和偏差補償方法做出了理論分析。設計了適用於不同類型衝擊器的線上測量技術方案。基於新測量方法，研究中運用現代時頻分析技術展開了對衝擊活塞反彈特徵的提取，並提出了衝擊工作介質的智慧型辨識方案。項目開展了對交變流體驅動衝擊機構的智慧型控制方法研究。項目探討了自配流和強制配流驅動方法對於衝擊器驅動系統的控制特點。根據衝擊反彈特徵線上辨識結果，完成強制配流方式控制參數的模糊整定。實現了對液壓衝擊器的各階段速度、頻率、效率的調節。形成了交變液壓驅動的智慧型控制方法。項目研究構建了水下懸浮式衝擊破碎平台方案，設計了流體驅動的浮力調節系統，實現了對懸浮平台姿態和液壓衝擊器軸推力的調整，滿足了水下衝擊器對衝擊動力特性控制的需求。