摩擦自激振動系統(tǒng)的非線性動力學特征與分岔控制研究.pdf

1、摩擦自激振動現(xiàn)象廣泛存在于工程領域和日常生活中，由其引起的機械部件的磨損、表面的破壞、疲勞破壞和產(chǎn)生噪聲，對工業(yè)生產(chǎn)和人們的生活環(huán)境造成了不小的影響，越來越引起人們的重視。目前摩擦自激振動等滯后非光滑動力學機理還未被深入認識，關于自激振動的理論研究缺乏系統(tǒng)性，難以總結參數(shù)影響的規(guī)律，工程實際情況中常見的參數(shù)非定常性、多自由度內共振等影響因素往往被忽略。另外，針對摩擦自激振動的非線性主動控制策略研究還剛剛開始。本文以機械系統(tǒng)中的摩擦自激振

2、動為研究對象，對摩擦自激振動系統(tǒng)的非線性動力學特性和分岔控制進行了深入細致的研究，主要工作及創(chuàng)造性成果如下：
　　 通過對機床摩擦顫振、鉆桿顫振、汽車驅動系統(tǒng)顫振和制動系統(tǒng)嘯叫等摩擦自激振動系統(tǒng)的結構特性研究，建立了一類具有代表性的雙質體—傳輸帶摩擦自激系統(tǒng)動力學模型。為深入探討摩擦自激振動的非線性動力學機理及摩擦自激振動的分岔控制等研究奠定了基礎。
　　 利用李亞普諾夫理論對摩擦自激振動系統(tǒng)的穩(wěn)定性進行分析，求出系統(tǒng)運

3、動的平衡點，對平衡點穩(wěn)定性進行判斷，確定系統(tǒng)的臨界失穩(wěn)速度。利用平均法求得摩擦自激振動系統(tǒng)的近似解析定常解。分析可知隨著傳輸帶速度減小，系統(tǒng)靜平衡狀態(tài)失穩(wěn)，出現(xiàn)純滑動和粘滑形式的摩擦自激振動。分析系統(tǒng)參數(shù)變化與系統(tǒng)振動的關系，發(fā)現(xiàn)正壓力比值的變化對自激振動有較大影響。
　　 考慮了內共振因素對摩擦自激振動的影響，利用數(shù)值方法分析非內共振、1:2內共振和1:3內共振三種情況下，摩擦自激振動系統(tǒng)的非線性動力學特性。設計了摩擦自激振動

4、實驗平臺，并進行實驗研究。結果發(fā)現(xiàn)內共振狀態(tài)對摩擦自激系統(tǒng)的非線性動力學特性有重要影響。
　　 針對摩擦自激振動的非線性特點，提出Washout濾波器方法對摩擦自激振動進行分岔控制?？刂圃谂R近分岔點處引入，通過Washout濾波器方法確定非線性控制器的線性增益，應用規(guī)范型直接法計算其非線性增益，將系統(tǒng)亞臨界Hopf分岔控制為超臨界Hopf分岔，使受控系統(tǒng)的自激振動幅值大大降低。理論分析和數(shù)值仿真表明該控制方法的有效性。