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《西北工业大学》 2004年
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三自由度齿轮传动系统混沌振动及其智能控制

高阳  
【摘要】: 齿轮传动是机械系统中应用最为广泛的传动形式,其动力学分析和振动控制一直受到人们的重视。特别是近几年来为满足航空、航天、机器人等工业技术发展的需要,对齿轮传动的精度、振动、噪声和可靠性等提出了更为苛刻的要求。齿轮传动系统实质是一个非线性系统,因此只有对它进行非线性的动力学分析和非线性振动控制研究,才能满足对齿轮传动系统提出的高精度、小振动和低噪音的要求。 本文针对三自由度齿轮传动系统,利用集中质量法建立了齿轮传动系统的非线性动力学模型。并针对现有的增量谐波平衡法在求解周期解时存在收敛速度慢的缺点,将最小二乘法原理与增量过程组合,提出了一种改进的增量谐波平衡算法,并推导了这种算法的计算公式,进行了程序实现。将此方法应用于三自由度齿轮非线性系统中,求出了位于混沌吸引子内部的不稳定周期轨道。通过数值分析,证实了这种改进的增量谐波平衡法的有效性和可靠性。 针对BP神经网络在进行非线性系统控制时存在着跟踪误差较大、收敛速度较慢和需要大量系统先验数据的缺点,本文基于傅里叶级数理论和齿轮非线性振动的特点,提出了一种简化的RBF网络;并以这种简化的RBF网络为基础,建立了三自由度齿轮传动系统的智能控制模型;分别以单周期轨道和多周期轨道为控制目标,对系统的混沌振动控制进行了数字模拟,取得了满意的控制效果。 通过对齿轮传动系统的非线性动力学的分析和混沌振动控制的研究,发现齿轮传动系统随系统参数改变会产生复杂的动力学行为,而且借助力矩加载控制器可以达到抑制齿轮传动系统的混沌振动的目的。
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