《工程機械多動力源複雜軸系扭振及其主動控制研究》是依託中南大學，由胡瓊擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：工程機械多動力源複雜軸系扭振及其主動控制研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：胡瓊
- 依託單位：中南大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
發動機、電機、液壓泵等多種動力源的共軸連線使得混合動力工程機械軸系動力學特性發生改變，軸系扭振更為嚴重，形成一個多動力源複雜軸系扭振的新問題。由於工程機械負載變化的頻繁和劇烈，扭振還可能導致斷軸等嚴重事故，從而成為影響其正常工作的重要因素。本申請課題建立混合動力工程機械軸系扭振系統的機電耦合動力學模型，分析發動機、電機、液壓泵組成的動力軸系的扭振特性及規律；探明軸系機械結構、參數對軸系扭振的作用規律，提出軸系機械結構布局及系統參數的低扭振設計建議；尋求合適的扭振主動控制策略和方法，為軸系扭振主動控制提供理論基礎和設計參考；通過實驗研究驗證數學模型的準確性以及數值計算方法的有效性。預期通過本項目研究，探明混合動力工程機械軸系扭振機理與規律，為軸繫結構設計以及系統參數的低扭振設計提供理論基礎和設計參考，在多動力源共軸連線、負載變化頻率高幅度大系統的扭振主動控制方面豐富主動振動控制理論和方法。
結題摘要
發動機、電機、液壓泵等多種動力源的共軸連線使得混合動力工程機械軸系動力學特性發生改變，負載的大幅度頻繁變化使得軸系扭振更為嚴重，形成一個多動力源複雜軸系扭振的新問題。本項目以有限元法為基礎，綜合考慮通軸並聯式混合動力挖掘機動力系統結構、模態分析、激勵源和主軸變形，聯合ANSYS、MATLAB和ADAMS建立了混合動力工程機械軸系柔性多體動力學仿真模型，進行了聯合仿真研究，探明了不同工況下的扭振特性，結果表明，電機的引入改變了扭振特性，實際工況下由於工況的頻繁切換導致扭振加劇；研究了軸系連線方式和結構參數對扭振的影響，結果表明，柔性連線和增加軸系的轉動慣量有利於抑制扭振，因此軸系連線採用彈性聯軸器，將電機做成圓盤狀替代發動機飛輪盤以增加軸系轉動慣量都是有利於抑制軸系扭振的；從電氣控制角度出發，將電機轉矩作為控制對象，電機轉速作為控制輸出，分別採用模糊PID控制和模糊滑模變結構控制方法來實現挖掘機動力平滑切換控制，仿真結果表明，該控制方法可有效抑制軸系扭振，實現動力平滑切換；搭建了混合動力系統實驗平台，對不同油門開度和不同工作模式下的扭振進行了測試，測試結果的趨勢與仿真結果相同。
