大型带式输送机黏弹性动力学模型的平衡降阶方法研究

本文探讨了刚柔耦合大型带式输送机的平衡模型降阶问题，这是一种在实际工业应用中至关重要的机电一体化系统。大型带式输送机由于其结构特点，含有超长的黏弹性体，这使得传统的刚性静态模型无法准确反映其动态行为。因此，研究者陈薇和李鑫利用有限元法构建了一个能捕捉到这种黏弹性动力学特性的模型，然而，这个模型的阶次较高，对于设计低维度控制器和优化控制性能来说是一个挑战。 为了克服模型复杂度带来的不便，他们采用了基于平衡实现的截断降阶法和残差降阶法。这两种方法旨在通过减少模型的自由度，简化系统动态，从而降低控制系统的“溢出”风险，即避免控制系统因模型过于复杂而产生的不稳定或不精确的问题。通过将高阶模型降阶后，新的低阶模型不仅保持了主要模态的稳定性，而且在精度上可以满足实际控制器设计的需求。 作者们进行了细致的仿真试验，对比了原始高阶模型和降阶后的模型，结果显示降阶前后的主要模态并未发生显著变化，证明了他们的降阶方法是有效的。这一研究成果对基于智能算法的带式输送机控制器设计具有重要意义，它提供了一种实用的工具，使工程师能够在保证系统性能的前提下，设计出更易操作和管理的控制系统。 文章的关键点集中在带式输送机的动力学建模、模型降阶技术的应用以及其在智能算法驱动的控制器设计中的实际价值。它强调了在处理大型、复杂的机电系统时，动态模型的简化方法对于提升控制效率和系统稳定性的重要性。此外，该研究还得到了国家自然科学基金和安徽省自然科学基金的支持，反映了学术界对此领域研究的关注和投入。 这篇文章为大型带式输送机的控制策略优化提供了一种创新的理论基础，为提高此类系统的运行效率和可靠性奠定了坚实的基础。对于从事机电工程、控制理论或工业自动化领域的专业人士来说，理解并应用这些降阶模型的方法具有很高的实践价值。