利用CAE技术对300MW汽轮机转子轴系实验模型分析与控制的研究

摘要

为了能系统的讨论300MW汽轮机转子轴系实验模型的振动和控制问题，本文以300MW汽轮机转子轴系实验模型为研究对象，以CAE为研究手段，进行了瞬态响应的研究，探讨了300MW汽轮发电机组模化的集总参数模型进行弯曲振动鲁棒控制问题，主要研究工作如下： 建立了300MW汽轮机转子轴系实验模型的有限元连续模型；对模型在刚性约束和弹性约束条件下进行了模态分析，讨论模态分析结果：对连续模型，选取典型激励(简谐衰减激励和阶跃缓振激励)，在刚性约束下和弹性约束下分别进行了瞬态分析，得出轴系在弹性约束下较刚性约束下更能反映轴系的实际的动力学特性的结论；使用ADAMS-Simulink联合控制仿真系统建立模型轴系多体动力学仿真模型，求得典型激励下(简谐衰减激励和阶跃缓振激励下)模型的动力学响应，设计了鲁棒控制器，施加控制，并通过与PID控制进行比较，最终验证了鲁棒控制能够有效地消减了轴系模型在典型激励下的振动响应。 针对轴系最左端面和发电机右端面的弯曲振动响应进行控制理论的研究。为避免运行过程中受到的各种激励形式造成的扰动，设计了一种鲁棒轨迹控制器，保证了跟踪误差的一致终值有界。最后，通过模拟仿真对所提出的鲁棒控制方案与开环控制方案进行了比较，结果表明鲁棒轨迹控制具有更高的控制精度和稳定性。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1引言

1.2国内外轴系振动与控制研究概述：

1.2.1轴系振动与控制研究的现状:

1.2.2轴系振动与控制研究的发展趋势:

1.2.3 300MW汽轮机轴系模拟实验台简介

1.2.4 300MW汽轮机轴系模拟实验台的研究情况

1.3 CAE技术概述

1.4本文的研究内容及安排

第二章实验模型模态研究

2.1引言

2.2有限单元法的基本求解过程

2.3有限元分析的误差

2.3.1影响有限元分析精度的因素

2.3.2提高有限元分析精度的措施

2.4 300MW汽轮机转子轴系实验模型模态分析

2.4.1实验模型有限元模型的建立

2.4.2实验模型有限元分析结果

2.5本章小结

第三章实验模型瞬态响应研究

3.1引言

3.2瞬态响应分析概述

3.3模型轴系瞬态响应分析

3.3.1简谐衰减激励

3.3.2阶跃缓振激励

3.4本章小结

第四章汽轮发电机组轴系鲁棒控制研究

4.1引言

4.2系统描述

4.3系统反馈的非线性补偿

4.4鲁棒控制器设计

4.4.1控制律的设计

4.4.2稳定性分析

4.5计算机仿真

4.6本章小结

第五章实验模型轴系振动及控制多体动力学仿真

5.1引言

5.2虚拟技术与Adams简介

5.2.1虚拟设计基本概念

5.2.2虚拟样机技术内涵及应用

5.2.3 ADAMS-Simulink简介

5.3 ADAMS仿真模型的建立

5.4 ADAMS多体动力学仿真结果

5.5 ADAMS-Simulink联合控制仿真系统描述

5.6控制仿真结果：

5.7本章小结

第六章总结与展望

6.1全文总结：

6.2工作展望：

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致 谢