一种通过调整轴承标高控制联合循环机组振动的优化方法
专利汇可以提供一种通过调整轴承标高控制联合循环机组振动的优化方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种通过调整 轴承 标高控制联合循环机组振动的优化方法，包括1)子结构划分；2)轴承标高变化后的系数求解；3)利用系统矩阵快速 算法 确定建立任意转速下的运动方程；4)利用固定界面模态综合法进行 自由度 缩减；5)进行系统综合，建立缩减后的运动方程；6)针对缩减系统进行稳态响应求解；7)建立优化模型；8)采用 遗传算法 对优化模型进行求解。本发明开发了任意转速下的系统矩阵的快速算法，采用差分模型计算轴承参数，利用模态综合法进行自由度缩减，减少了对计算机资源的需求，同时提高了求解速度，最后采用遗传算法对优化模型进行了求解。该发明具有计算速度快、节约计算资源等优点。，下面是一种通过调整轴承标高控制联合循环机组振动的优化方法专利的具体信息内容。
1.一种通过调整轴承标高控制联合循环机组振动的优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)以SSS离合器为界将轴系分为两部分并进行编号，靠近发电机的部分为第一子结构，远离发电机的部分为第二子结构；
2)依次抬高每个轴承，获得轴承标高变化前后的轴承载荷，计算标高变化后的轴承的刚度矩阵K和阻尼矩阵C；
3)分别建立第一子结构和第二子结构的三维有限元模型，分别获得其质量矩阵、阻尼矩阵和刚度矩阵，记为M1，M2，C1，C2，K1，K2；
4)采用模态综合法对第一子结构和第二子结构进行缩减，获得缩减后的质量矩阵、阻尼矩阵和刚度矩阵，记为
5)对缩减后的第一子结构和第二子结构进行综合，建立轴系等效缩减模型，综合后的质量矩阵、阻尼矩阵和刚度矩阵，记为
6)针对缩减系统进行多转速下振动响应求解，获得稳态响应；
7)以轴承标高配置方案为设计变量，建立约束条件，然后基于步骤5)和步骤6)所求的振动响应建立目标函数；
8)使用优化算法，对步骤7)中的目标函数进行优化，不断迭代得到最优解，即求出使得步骤6)中所求振动响应最小的轴承标高配置方案。
2.根据权利要求1所述的一种通过调整轴承标高控制联合循环机组振动的优化方法，其特征在于，所述步骤2)中，计算轴承标高变化后的轴承参数，具体过程如下：
定义具有n个轴承的轴系的标高配置方案为[δ1,δ2,…,δn]，不失一般性，以第一轴承的标高变化来说明轴承参数的求解过程：
其中，Δx1和Δy1分别为x方向和y方向的位移扰动；x′1和y′1分别为x方向和y方向的速度扰动；ΔF1,dij为位移扰动引起的第一轴承油膜力的变化；ΔF1,vij为速度扰动引起的第一轴承油膜力的变化；k1,ij为轴承刚度；c1,ij为轴承阻尼；i、j表示x、y中的某一个；将以上八个系数用矩阵形式表达为：
3.根据权利要求2所述的一种通过调整轴承标高控制联合循环机组振动的优化方法，其特征在于，所述步骤3)中，建立联合循环机组轴系的有限元模型，获得其系统矩阵，具体过程如下：
在忽略阻尼的情况下，第一子结构的运动学方程为：
式中，M1为质量矩阵，Ω为转速，C1,cor为单位转速陀螺矩阵，K1,s为刚度矩阵，M1,d为单位转速旋转软化矩阵，F1为载荷向量；
为简化表达，将上式记为
在分析前计算零转速和最高转速下的刚度矩阵和阻尼矩阵，记为K1,0，K1,max，C1,0，C1,max，根据式1)中的比例关系，得到任意转速Ω下的刚度矩阵和阻尼矩阵：
K1,Ω＝K1,0+(K1,max-K1,0)·(Ω/Ωmax)2 (5)
C1,Ω＝C1,0+(C1,max-C1,0)·Ω/Ωmax (6)
将以上过程应用到第二子结构的分析中能够得到同样的结果。
4.根据权利要求3所述的一种通过调整轴承标高控制联合循环机组振动的优化方法，其特征在于，所述步骤3)中，在系统矩阵中添加轴承系数矩阵，具体过程如下：
利用各个轴承中心点的自由度信息，在系统矩阵中找到对应的位置，将2维的轴承系数矩阵拓展成与系统矩阵维度相同的矩阵：
将 和添加到系统方程中去：
5.根据权利要求4所述的一种通过调整轴承标高控制联合循环机组振动的优化方法，其特征在于，所述步骤4)中，采用固定界面模态综合法对轴系进行自由度缩减，该方法对应的自由度变换方程为：
式中，xi和xj分别对应系统内部和界面自由度，pk和pj分别为保留的前k阶模态所对应的模态坐标和界面自由度，Φk和Φc分别为保留的正则模态集和约束模态，Φfix为自由度变换矩阵；
利用Φfix对第一子结构和第二子结构进行模态缩减，缩减后的运动方程为：
其中
经过以上缩减过程，将自由度为(i+j)的问题缩减为了(k+j)，对于轴系这种大型结构，k＜＜j，自由度得到了缩减。
6.根据权利要求5所述的一种通过调整轴承标高控制联合循环机组振动的优化方法，其特征在于，所述步骤5)中，对第一子结构和第二子结构进行综合，具体过程如下：
对界面自由度xj进行进一步区分
其中xsss对应SSS离合器连接处的界面自由度，xb对应转子轴承中心点处的界面自由度；
SSS离合器连接处的界面自由度采用间接对接的模态综合法来对接，连接子结构采用Matrix27单元，其中Matrix27单元的系数通过等效刚度法来确定；转子轴承中心点处的界面自由度是为了添加轴承参数的需求而保留，综合后的轴系运动方程为：
7.根据权利要求6所述的一种通过调整轴承标高控制联合循环机组振动的优化方法，其特征在于，所述步骤7)中，确定优化的设计变量，建立约束条件，然后基于步骤6)中所求的振动响应为建立目标函数，具体过程如下：
设计变量：各轴承标高的配置方案，即δ＝[δ1,δ2,…,δn]；
约束条件：各轴承标高的约束条件来自安装环境、轴承结构的限制，表示为：
δc∈(Lc,Uc),c＝1,2,…,n (14)
其中，Lc和Uc分别表示轴承c的标高的上下限；
目标函数：优化目标是使轴系振动响应峰值最小化，振动响应峰值u由步骤5)和步骤6)求得，因此，目标函数u表示为设计变量δ的函数：
u＝f(δ) (15)
在满足约束条件的前提下使得目标函数值最优，即完成优化模型的求解。
8.根据权利要求7所述的一种通过调整轴承标高控制联合循环机组振动的优化方法，其特征在于，所述步骤8)中采用遗传算法进行优化，具体过程为：
801)通过二进制编码随机组成初始种群，记当前种群代数count＝1；
802)基于步骤2)至步骤6)分别求出种群中每个个体对应的目标函数值，即为每个个体的适应度值u；
803)选择操作：按照适应大小对个体排序，采用轮盘赌法从种群中以一定概率选择优良个体，以繁殖得到下一代个体；
804)交叉操作：从种群中随机选择两个个体，通过编码交换组合，把优秀的特征传递到下一代个体；
805)变异操作：从种群中随机选择一个个体，对个体中的编码进行变异以产生下一代个体；
806)判断是否结束优化过程：当迭代次数count达到最大迭代次数或最优值满足收敛条件后，停止优化过程，获得最优个体，即最优的轴承标高配置方案；若不满足以上条件，则重复进行步骤802)-步骤806)过程，直到满足结束条件为止。
一种通过调整轴承标高控制联合循环机组振动的优化方法
技术领域
背景技术
发明内容
具体实施方式
承处自由度； 和 分别为保留的正则模态集、对应于 SSS离合器连接处界面
自由度的约束模态和对应于轴承处界面自由度的约束模态；Φfix为自由度变换矩阵。缩减后的子结构运动学方程为：
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