31934

تخمين نيروي نابالانسي در سيستم‌هاي داراي روتور، ديسك و ياتاقان با استفاده از فيلتر كالمن

كارشناسي ارشد

مهندسي مكانيك- طراحي كاربردي شاخه تخصصي ديناميك، كنترل و ارتعاشات

1400

1403/8/14

كامران دانشجو

مجيد بختياري

مهندسي مكانيك

نابالانسي از عمده مشكلات در ماشين‌هاي دوار محسوب مي‌شود. ارتعاشات ناشي از نابالانسي و ناهمراستايي ممكن است باعث از بين رفتن قطعات حساسي از قبيل ياتاقان‌ها، آب‌بندها، چرخدنده‌ها و كوپلينگ‌ها شوند. تكنولوژي تشخيص نابالانسي برخط ماشين دوار (بدون از كار انداختن و راه‌اندازي مجدد) و بدون استفاده از وزن آزمايشي موضوع تحقيقاتي مهمي در ديناميك ماشين دوار است. خطا در اندازه‌گيري و مدلسازي، دقت شناسايي نابالانسي را كاهش مي‌دهد. به اين منظور شناسايي نابالانسي استفاده از المان محدود تركيب‌شده با فيلتر كالمن پيشنهاد شده‌است. اين روش به خطاهاي مدلسازي و اندازه‌گيري حساس نيست. دراين روش نابالانسي پارامترهاي نابالانسي به‌صورت برخط شناسايي و خطاي مدلسازي و اندازه‌گيري فيلتر شد. روتور توسط المان محدود مدل شد. ياتاقان‌ها ايزنتروپيك و در گره‌ها درنظر گرفته شد. شافت به صورت تير تيموشنكو درنظر گرفته شد. توابع شكلي تير تيموشنكو در معادلات انرژي جايگذين شد و با استفاده از اصل هميلتون و حساب تغييرات، ماتريس‌هاي سيستم (جرم، سفتي، ميرايي و ژيروسكوپي) استخراج گرديد. معادلات بدست آمده به صورت فضاي حالت تبديل شد. نيروها به صورت متغير حالت درنظر گرفته و اندازه و فاز نابالانسي‌ها توسط فيلتر كالمن تخمين زده‌شد.

1403/11/06

Estimation of unbalance force in systems with rotor, disk, and bearing using the Kalman filter

1/1/1900 12:00:00 AM

Unbalance is considered one of the major problems in rotating machinery. Vibrations caused by unbalance and misalignment can lead to the failure of sensitive components such as bearings, seals, gears, and couplings. The technology for online unbalance detection in rotating machinery (without shutting down and restarting) and without the use of test weights is an important research topic in the dynamics of rotating machinery. Measurement and modeling errors reduce the accuracy of unbalance identification. To address this, the identification of unbalance using finite element analysis combined with the Kalman filter has been proposed. This method is not sensitive to modeling and measurement errors. In this approach, the unbalance parameters are identified online, and the modeling and measurement errors are filtered out. The rotor was modeled using finite elements. The bearings were considered isotropic and located at the nodes. The shaft was treated as a Timoshenko beam. The shape functions of the Timoshenko beam were substituted into the energy equations, and using Hamilton's principle and the calculus of variations, the system matrices (mass, stiffness, damping, and gyroscopic) were extracted. The resulting equations were transformed into state-space form. The forces were considered as state variables, and the magnitude and phase of the unbalances were estimated using the Kalman filter.

ديناميك روتور , تئوري تخمين , نابالانسي , المان محدود , فيلتر كالمن

Rotor dynamics , Estimation Theory , unbalance , Finite Element , Kalman filter

Amir Hossein Kalhor

Dr. Daneshjoo