项目名称: 基于压电堆驱动的齿轮传动系统振动主动控制关键理论与方法研究

项目编号: No.50875270

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2009

项目学科: 轻工业、手工业

项目作者: 李以农

作者单位: 重庆大学

项目金额: 38万元

中文摘要: 本项目针对我国大型装备中量大面广,应用普遍的基础传动件发展的需求及面临的共性技术问题,研究齿轮传动系统振动控制的新技术,结合压电智能材料的应用,将主动控制技术用于齿轮传动系统的振动控制中。基于主动控制齿轮轴横向振动的概念,提出了一种主动控制结构,使主动控制力以更直接的方式来控制齿轮啮合点由于传动误差激励而引起的振动响应;利用多组压电片在力学上串联、电学上并联的设计思想,构成压电堆作动器,通过作动器输出的位移控制齿轮轴的弯曲振动,以抑制齿轮传动误差,进而达到控制齿轮传动系统振动噪声的目的;在控制器设计中,采用FxLMS算法的前馈控制策略进行主动控制,提出了一种新的变步长LMS算法的自适应前馈控制器,提高了控制系统的稳定性和抗外界干扰能力;搭建了齿轮传动系统振动主动控制实验台。理论及实验研究表明,振动主动控制效果明显,在不同的转速下有6-10dB的衰减。采用FxLMS的振动主动算法,是解决齿轮传动系统振动噪声问题的一个可靠有效的算法。本项目在齿轮啮合传动系统振动主动控制理论与方法方面取得的成果,为满足高可靠、高性能、高精度传动系统的需要提供了理论基础和技术保障。

中文关键词: 压电堆驱动;齿轮传动;振动;主动控制

英文摘要: Aim at the requirement and commonness technique of the basic transmission parts which are wide application in bulkiness equipment of our country, the purpose of this project is to study the new technique of vibration control for gear transmission system. Combine with the application of piezoelectric intelligent material, the active control method is used for controlling the vibration and noise of a gear transmission system. Based on an active shaft transverse vibration control concept, an active internal gearbox structure is developed and evaluated experimentally to suppress gear pair vibration due to transmission error excitation. The active system comprises of a piezoelectri-c stack actuator which is coupled mechanically in series and connected electrically in parallel. It can control the bend vibration of gear shaft by the displacement output of piezoelectri-c stack actuator, to restrain a gear pair vibration, and attain the aim of controlling the vibration and noise of gear transmission system. Then the fuzzy self-adaptive control method is adapted in the controller design, to deal with the active control of nonlinear system by its nonlinear mapping function. A highly efficient control structure combined with a filtered-x new variable Step-size LMS (FX-NVSS LMS) controller and an online frequency estimator based on cascade adaptive notch filter (ANF) is proposed. The results show that 6-10dB attenuation yielded in the gearbox housing vibration levels by FxLMS controller.Using the online frequency estimation technique, the feedback control structure is naturally converted into a feed forward structure which is more efficient and robust. Finally, the achivevment were obtained on active vibration control of a gearbox system by theory and experiment study, while the theory base and technoque guarantee are provided with the needs of high reliability, high performance and high precision for economic country and denfence construction.

英文关键词: Piezoelectric stack driven;Gear transmission; Vibration; Active control;

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