噴氣織機(jī)后梁系統(tǒng)非線性振動(dòng)分析及其動(dòng)態(tài)特性控制概要課件

1、噴氣織機(jī)后梁系統(tǒng)非線性振動(dòng)分析及其動(dòng)態(tài)特性控制噴氣織機(jī)后梁系統(tǒng)非線性振動(dòng)分析及其動(dòng)態(tài)特性控制2022/10/122課題背景紡織業(yè)已成為我國的重要支柱產(chǎn)業(yè)織機(jī)是紡織行業(yè)中的一種重要織造機(jī)械車速低、噪音大、生產(chǎn)率低、容易產(chǎn)生飛梭在保持高速、高效的基礎(chǔ)上，其在布幅寬度、織物厚度及引緯顏色等的適應(yīng)性上都有長足進(jìn)步。2022/10/102課題背景紡織業(yè)已成為我國的重要支柱產(chǎn)業(yè)2022/10/123國內(nèi)外噴氣織機(jī)現(xiàn)狀此外在氣動(dòng)系統(tǒng)、自動(dòng)化水平、工藝適應(yīng)性、可靠性等方面都有差距國外機(jī)型國內(nèi)機(jī)型最高1900r/min普遍1200r/min最高約1050r/min普遍700800r/min最寬達(dá)5.4m3.4m

2、以上的不多最高3000m/min普遍2500m/min以上較少2000m/min以上不少低于1500m/min轉(zhuǎn)速筘幅入緯率本文研究所參考的WG-2000型噴氣織機(jī)主軸轉(zhuǎn)速為600r/min2022/10/103國內(nèi)外噴氣織機(jī)現(xiàn)狀此外在氣動(dòng)系統(tǒng)、自動(dòng)2022/10/124后梁系統(tǒng) 后梁是經(jīng)紗的檢測和調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)，其設(shè)計(jì)目的即為改善經(jīng)紗張力。彈簧后梁張力臂阻尼器WG-2000型噴氣織機(jī)后梁系統(tǒng)實(shí)物圖及其示意簡圖國內(nèi)外多是以經(jīng)紗張力為對(duì)象，直接研究后梁系統(tǒng)的文獻(xiàn)不多經(jīng)紗2022/10/104后梁系統(tǒng) 后梁是經(jīng)紗的檢測和調(diào)節(jié)結(jié)2022/10/125本文所做研究及目的問題主軸轉(zhuǎn)速高時(shí),振動(dòng)加劇，經(jīng)紗張力過

3、大，紗線斷頭率提高分析從非線性動(dòng)力學(xué)的角度，分析后梁受非線性振動(dòng)的影響，及主軸轉(zhuǎn)速變化時(shí)，后梁擺角的變化規(guī)律 仿真特定階段轉(zhuǎn)速整個(gè)織機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程引入磁流變阻尼器，對(duì)后梁系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型做仿真分析，并采用半主動(dòng)控制手段，以降低后梁擺角，進(jìn)而減小經(jīng)紗張力目的對(duì)工程設(shè)計(jì)、織造工藝改善及經(jīng)紗張力改善提供一定參考價(jià)值2022/10/105本文所做研究及目的問題主軸轉(zhuǎn)速高時(shí),振2022/10/126后梁系統(tǒng)非線性振動(dòng)分析經(jīng)過化簡后的后梁數(shù)學(xué)模型主軸轉(zhuǎn)速v激勵(lì)頻率n簡化分析激勵(lì)頻率此處n指激勵(lì)頻率的諧波次數(shù)，為簡化分析，作振動(dòng)分析時(shí)只分析n=1時(shí)的情況，其他可作相似分析2022/10/106后梁系統(tǒng)非線性振動(dòng)分析

4、經(jīng)過化簡后的后梁2022/10/127后梁系統(tǒng)非線性振動(dòng)分析采用多尺度法，當(dāng)激勵(lì)頻率接近于固有頻率0(主軸轉(zhuǎn)速v840r/min)幾分之一或幾倍時(shí)，對(duì)后梁振動(dòng)情況進(jìn)行解析分析：主共振(0) 參激共振(20)非線性振動(dòng)對(duì)織機(jī)運(yùn)行的影響2022/10/107后梁系統(tǒng)非線性振動(dòng)分析采用多尺度法，當(dāng)2022/10/128主共振分析利用多尺度法可得系統(tǒng)主共振情況下非平凡穩(wěn)定狀態(tài)的幅頻響應(yīng)曲線，并作幅頻響應(yīng)曲線圖非線性與線性主共振幅頻響應(yīng)曲線對(duì)比(a)非線性幅頻響應(yīng)曲線(=0) ；(b)線性幅頻響應(yīng)曲線(=0)(a) (b)多值性引起跳躍現(xiàn)象引入解諧參數(shù)代替( )，當(dāng)激勵(lì)頻率比較接近0時(shí)，以此來表示激勵(lì)頻

5、率X軸解諧參數(shù)Y軸后梁振幅a2022/10/108主共振分析利用多尺度法可得系統(tǒng)主共振情2022/10/129參數(shù)變化對(duì)主共振幅頻響應(yīng)曲線的影響 (a)參數(shù)V變化 (=0 , k=723)(b)參數(shù)變化(V= -5188, k=723) (c) 參數(shù)k變化(=0, V= -5188)2022/10/109參數(shù)變化對(duì)主共振幅頻響應(yīng)曲線的影響 (2022/10/1210參激共振分析同樣用多尺度法可得系統(tǒng)參激共振情況下平凡解時(shí)系統(tǒng)臨界穩(wěn)定曲線的解析表達(dá)式：并可得不同參數(shù)變化對(duì)其穩(wěn)定性影響，作圖可得：(a)粘性阻尼變化()的影響(b)參數(shù)激勵(lì)幅值(Z)的影響 X軸解諧參數(shù)2022/10/1010參激共

6、振分析同樣用多尺度法可得系統(tǒng)參2022/10/1211主共振對(duì)織機(jī)后梁擺動(dòng)的影響 (a) 主軸轉(zhuǎn)速840 r/min，外激勵(lì)頻率為0 (b) 主軸轉(zhuǎn)速420r/min，外激勵(lì)頻率為0 /2 (c) 主軸轉(zhuǎn)速280r/min，外激勵(lì)頻率為0 /3 (d) 主軸轉(zhuǎn)速210r/min，外激勵(lì)頻率為0/4 不僅僅激勵(lì)頻率(轉(zhuǎn)速)接近于固有頻率(0)處有主共振，在其他激勵(lì)頻率(轉(zhuǎn)速)處也存在主共振X軸織機(jī)轉(zhuǎn)速Y軸后梁擺角2022/10/1011主共振對(duì)織機(jī)后梁擺動(dòng)的影響 (a) 2022/10/1212參激共振對(duì)后梁系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響(a) 主軸轉(zhuǎn)速1680r/min，參激頻率為20 (b) 主軸轉(zhuǎn)速84

7、0r/min，參激頻率為0 (c) 主軸轉(zhuǎn)速420r/min，參激頻率為0/2 (d) 主軸轉(zhuǎn)速280r/min，參激頻率為0/3 不同轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)的參數(shù)激勵(lì)幅值不同轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)臨界穩(wěn)定曲線不僅僅激勵(lì)頻率接近于(20)處存在參激共振，激勵(lì)頻率為(20/n)時(shí)都存在參激共振情況X軸織機(jī)轉(zhuǎn)速Y軸參激幅值2022/10/1012參激共振對(duì)后梁系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響(a)2022/10/1213基于磁流變阻尼器的后梁系統(tǒng)的控制 工具：Matlab/Simulink工具箱目的：通過引入磁流變阻尼器，使后梁系統(tǒng)阻尼系數(shù)可變，并采用相應(yīng)半主動(dòng)控制手段，達(dá)到減小后梁波動(dòng)，進(jìn)而經(jīng)紗張力的目的?；诖帕髯冏枘崞鞯暮罅合到y(tǒng)

8、的被動(dòng)控制基于磁流變阻尼器的后梁系統(tǒng)的PID控制 基于磁流變阻尼器的后梁系統(tǒng)的模糊PID控制 2022/10/1013基于磁流變阻尼器的后梁系統(tǒng)的控制 工2022/10/1214基于磁流變阻尼器的后梁系統(tǒng)的被動(dòng)控制含磁流變阻尼器的后梁系統(tǒng)Simulink模型 2022/10/1014基于磁流變阻尼器的后梁系統(tǒng)的被動(dòng)控制2022/10/1215含磁流變阻尼器的后梁系統(tǒng)后梁擺角和經(jīng)紗張力曲線后梁擺角變化曲線 經(jīng)紗張力變化曲線 =800=600=400=2002022/10/1015含磁流變阻尼器的后梁系統(tǒng)后梁擺角和經(jīng)2022/10/1216含磁流變阻尼器與含線性阻尼器的后梁系統(tǒng)的后梁擺角變化曲線比

9、較 (a)經(jīng)軸直徑=800 (b)經(jīng)軸直徑=600(c)經(jīng)軸直徑=400 (d)經(jīng)軸直徑=200含磁流變阻尼器的后梁系統(tǒng)擺角變化2022/10/1016含磁流變阻尼器與含線性阻尼器的后梁系2022/10/1217(a)經(jīng)軸直徑=800 (b)經(jīng)軸直徑=600(a)經(jīng)軸直徑=400 (b)經(jīng)軸直徑=200含磁流變阻尼器與含線性阻尼器的后梁系統(tǒng)的經(jīng)紗張力變化曲線比較 含磁流變阻尼器的后梁系統(tǒng)經(jīng)紗張力變化在織造的過程中，從滿軸到空軸，含磁流變阻尼器的后梁系統(tǒng)與含線性阻尼器的后梁系統(tǒng)相比，其后梁擺角幅度要小的多，經(jīng)紗張力也要小的多，這說明采用此磁流變阻尼器能很好的改善噴氣織機(jī)后梁系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。202

10、2/10/1017(a)經(jīng)軸直徑=800 2022/10/1218基于磁流變阻尼器的后梁系統(tǒng)的PID控制 含磁流變阻尼器的后梁系統(tǒng)的PID控制simulink模型 2022/10/1018基于磁流變阻尼器的后梁系統(tǒng)的PID控2022/10/1219含磁流變阻尼器的后梁系統(tǒng)被動(dòng)控制與PID控制仿真結(jié)果比較 后梁擺角比較經(jīng)紗張力比較 PID半主動(dòng)控制曲線被動(dòng)控制與PID控制的結(jié)果相比，后者的后梁擺角比前者稍小，經(jīng)紗張力幾乎相同，控制效果并不明顯。 2022/10/1019含磁流變阻尼器的后梁系統(tǒng)被動(dòng)控制與P2022/10/1220基于磁流變阻尼器的后梁系統(tǒng)的模糊PID控制 含磁流變阻尼器的后梁系統(tǒng)模糊PID控制Simulink模型 2022/10/1020基于磁流變阻尼器的后梁系統(tǒng)的模糊PI2022/10/1221含磁流變阻尼器后梁系統(tǒng)模糊PID控制與被動(dòng)控制仿真結(jié)果比較 后梁擺角比較經(jīng)紗張力比較 模糊PID半主動(dòng)控制曲線對(duì)含磁流變阻尼器的后梁系統(tǒng)采用半主動(dòng)控制，可減小后梁擺角，但對(duì)經(jīng)紗張力的減緩效果并不明顯。 2022/10/1021含磁流變阻尼器后梁系統(tǒng)模糊PID控制2022/10/1222本文工作總結(jié)對(duì)后梁系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型作非線性動(dòng)力學(xué)分析，得出其參數(shù)