基于ADAMS和Matlab的新型复合式高速转子在线动平衡装置联合仿真.pdf

### 基于ADAMS和Matlab的新型复合式高速转子在线动平衡装置联合仿真知识点 #### 1. 联合仿真的应用背景与意义 在控制系统设计领域，ADAMS和Matlab/Simulink各自拥有独特的工具和功能。ADAMS主要用于机械系统的动力学仿真，其控制系统设计工具箱主要处理如PID控制等一般控制环节，而Matlab是一个大型控制系统设计软件，能够处理更高级的控制系统设计，如智能控制系统。将ADAMS与Matlab进行联合仿真，能够突破ADAMS仅能仿理想电机的局限，使得复杂的电机模型和控制方式的仿真成为可能。该方法为复杂系统的动态分析和优化提供了一种新的途径，尤其对于高速转子系统动平衡技术的研究具有重要的现实意义。 #### 2. 新型复合式动平衡装置的建模与工作原理 复合式高速转子在线动平衡装置的设计思想是通过非接触电磁耦合，在特定平面上形成与所需离心力等效的径向电磁力，实现在线实时精密补偿。考虑到了时空旋转电磁力能耗大、机械结构内应力大的缺点，研究者提出了基于混合型在线动平衡装置的设计思想，使用电机工作原理和影响系数法控制策略，通过合成矢量力使得转子质心落在旋转中心，从而达到动平衡。 #### 3. 仿真分析方法 仿真分析是在ADAMS动力系统中建立动平衡装置的三维模型，将设计的动平衡装置模型导入到ADAMS环境中进行动力学仿真。通过Matlab/Simulink建立控制系统的框图和图形接口，并将相应的控制输入（如转速和外加负载）传递到ADAMS的动力学模型中进行联合仿真分析。这样的仿真分析方法使得可以详细模拟并观察高速转子在不平衡状态下的动态响应，验证动平衡装置的性能。 #### 4. 关键技术与创新点 - **模糊控制动平衡仿真分析**：该动平衡装置采用模糊控制策略，通过模糊逻辑对系统进行控制，能够较好地处理非线性和不确定因素，提高了系统的动平衡精度和稳定性能。 - **虚拟样机技术**：文中提到利用三维软件构造的转子系统模型，即虚拟样机技术，是在计算机上模拟真实机械系统的一种方法。这种方法可以在实际生产前对设计的机械系统进行试验和验证，有效地降低了研发成本，缩短了产品开发周期。 - **实时监测与补偿**：新型复合式动平衡装置通过传感器实时监测转子的不平衡量、转速等信息，以及根据程序自动执行动平衡，确保转子在各种运行状态下达到或保持动平衡品质标准。 #### 5. 联合仿真在其他领域的应用前景 虽然本文主要讨论了联合仿真在高速转子在线动平衡装置中的应用，但实际上该方法具有广泛的应用前景。随着仿真技术的不断成熟和软件工具的完善，联合仿真在汽车、航空、船舶、机器人技术等领域的动态系统设计与分析中越来越显示出其优势，能够更好地帮助工程师理解系统特性，预测系统行为，优化产品设计。 #### 6. 结论 本文通过对复合式高速转子在线动平衡装置的动平衡效果进行联合仿真分析，证明了该装置在10000r/min速度点附近振动减少95%，达到动平衡品质标准。这对于动平衡技术的发展具有重要意义，特别是在高速旋转机械中，动平衡的精度直接关系到机械系统的稳定运行和使用寿命。同时，文章中介绍的ADAMS与Matlab联合仿真方法为复杂机械系统的动态分析提供了一种高效且实用的解决方案。