本书系统阐述了多转子振动机械二倍频同步理论，重点围绕二倍频激励下双转子或三转子振动系统自同步机理、控制同步策略以及实验平台搭建与测试展开研究。全书各章节逻辑紧密衔接，由动力学理论推导，至控制器算法设计，再到实验验证，逐步揭示振动系统双频同步的动态特性与机电耦合机制。本书以油气钻井固控循环作业的安全性和经济性为出发点，以多电机驱动钻井振动筛为研究对象，紧扣国家深层页岩油气资源勘探开发战略布局，具有明确的目标导向。同时，融合机电一体化、振动力学、现代控制算法、电磁学等理论在油气钻井领域的创新应用，凸显跨学科融合特征。此外，聚焦油基泥浆高效筛分核心需求，以“非线性动力学建模—双频同步传动机制—状态参数实时控制”为主线，展现独特的研究视角，具有较强的理论前瞻性与工程应用价值。
本书可供振动利用与控制工程、旋转机械装备设计等领域的科研人员、工程技术人员参考使用，亦可作为高等院校相关专业课程的参考用书。
作者毕业于西南石油大学机械工程专业，获工学博士学位。目前担任西华大学“流体及动力机械教育部重点实验室”和“四川省能源动力重大装备及技术协同创新中心”的研究员。长期致力于石油钻井振动筛的动力学理论与实验研究工作，参与多项国家自然科学基金项目以及校企产学研合作项目，尤其在机械系统动力学、非线性振动力学、机电系统控制技术等领域作了深入的研究，共计发表高水平学术论文16篇，专利授权3项。参与多种系列钻井振动筛研制工作，目前已在中石化西南石油工程有限公司、四川瑞洲石油科技有限公司、四川宝石机械专用车有限公司等国内多个企业实现较大规模应用。
第1章绪论 1
1.1研究目的及意义1
1.2国内外研究现状3
1.2.1钻井振动筛发展概况3
1.2.2振动同步理论发展概况7
1.2.3同步控制策略发展概况11
1.3本书主要内容15
1.4本书创新点17
第2章二倍频激励双转子振动机械自同步特性 19
2.1引言19
2.2振动同步动力学基本理论19
2.3物理模型及运动微分方程21
2.4倍频同步机理24
2.4.1系统各自由度响应近似解24
2.4.2系统二倍频同步准则28
2.4.3系统二倍频同步稳定判据32
2.5数值计算与讨论33
2.5.1振动同步范围分析33
2.5.2倍频同步能力分析34
2.5.3倍频同步转矩分析36
2.5.4双转子倍频同步状态372.6机电耦合动力学分析39
2.6.1β1=150°，β2=30°，rl=1.2时的倍频同步特性40
2.6.2β1=142°，β2=38°，rl=1.1时的倍频同步特性42
2.7本章小结44
第3章二倍频激励三转子振动机械自同步特性 46
3.1引言46
3.2物理模型及运动微分方程47
3.3倍频同步机理51
3.3.1系统近似稳态响应51
3.3.2系统二倍频同步准则53
3.3.3系统二倍频同步稳定判据61
3.4数值计算与讨论63
3.4.1三转子间耦合力矩分析63
3.4.2倍频振动同步能力64
3.4.3振动电机稳态电磁转矩65
3.4.4倍频振动同步范围分析68
3.4.5三转子倍频同步相位差68
3.5机电耦合动力学分析71
3.5.1β=30°，rl=1.2时的双频同步特性71
3.5.2β=60°，rl=2.2时的双频同步特性73
3.6本章小结75
第4章双转子振动系统双频同步性控制策略研究 76
4.1引言76
4.2动力学方程77
4.3系统滑模控制结构设计804.3.1主电机速度追踪控制器81
4.3.2从电机相位追踪控制器83
4.3.3各振动电机矢量控制器85
4.4机电耦合双频控制同步分析86
4.4.1双频振动同步运动特性87
4.4.2双频控制同步可行性验证89
4.4.3控制同步鲁棒性验证91
4.4.4非零相位差状态下控制同步91
4.5本章小结94
第5章三转子振动系统双频同步性控制策略研究 96
5.1引言96
5.2动力学方程97
5.3三电机双频同步控制结构设计99
5.4各电机控制器数学理论102
5.4.1速度误差追踪控制器102
5.4.2耦合同步误差追踪控制器105
5.4.3自适应控制算法106
5.5机电耦合双频控制同步分析108
5.5.1双频振动同步运动特性109
5.5.2双频控制同步可行性验证109
5.5.3控制同步鲁棒性验证112
5.5.4非零相位差状态下控制同步114
5.6本章小结115
第6章二倍频激励多转子振动机械同步实验测试 117
6.1引言1176.2同步实验测试方案设计117
6.3二倍频自同步振动系统实验测试121
6.3.1双转子二倍频自同步实验分析121
6.3.2三转子二倍频自同步实验分析126
6.4二倍频控制同步振动系统实验测试129
6.4.1双转子二倍频控制同步实验分析129
6.4.2三转子二倍频控制同步实验分析132
6.5本章小结135
第7章结论与建议 136
7.1结论136
7.2建议138
参考文献 139
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