船舶智能结构振动反馈控制研究

针对船舶结构特点,以压电(PZT)材料作为反馈传感器和控制作动器,粘贴在船舶板梁结构表面,形成智能结构反馈控制闭环系统,使结构振动得到有效控制。从PZT材料的本构方程出发,建立了压电智能结构的传感器、作动器以及振动控制有限元方程,并用ANSYS软件进行了数值仿真研究。数值算例验证了智能结构在结构尺寸和厚度比较大的船舶板梁结构振动控制的可行性,可以给船舶结构振动控制提供一种新的途径。     

船舶上层建筑振动的最优控制分析

本文讨论了最优控制理论在船舶上层建筑振动控制中的应用。文中将船体和上层建筑简化为相应的船体梁和上层建筑梁模型，并将上层建筑梁的振动响应处理为支承激励下的响应。用模态分析法得到船体梁和上层建筑梁的动力特性（固有频率和固有振型），再用模态（振型）叠加法得到受控前上层建筑顶端的稳态动力响应，接着根据最优控制理论，设定目标函数，求解Riccati方程，得到主动控制力，将其作用在上层建筑梁的顶部，用模态（振型）叠加法得到受控后上层建筑梁顶部的稳态动力响应。以一条50000吨的油船为算例进行数值仿真，受控后上层建筑顶部的稳态振动位移减小了30％，可见最优控制在船舶上层建筑的振动控制中是可行的和有效的。     

推进轴系纵向振动主动控制技术综述

螺旋桨激励力引起的桨-轴-艇耦合系统低频振动为舰船声辐射的主要组成之一,一般难以有效抑制,已成为制约舰船声隐身性能提升的重要问题。目前抑制舰船低频振动声辐射的有效手段是减小螺旋桨激励力通过轴系向艇体传递,而主动控制由于在低频振动控制方面具有较强的优越性,自然地成为一条重要的新途径,为此急需开展轴系纵向振动主动控制相关技术研究。本文详细总结了国内外舰船轴系纵向振动产生机理、控制方案及主要差距,论述了轴系纵向振动主动控制基本原理与建模方法,首次系统阐述了适合工程应用的轴系纵向振动主动控制策略及自适应算法,给出了轴系纵向振动主动控制试验验证案例,结果表明主动控制效果明显,并基于现有研究成果对舰船轴系纵向振动主动控制技术未来的发展方向提出建议,为解决舰船低频振动声辐射问题提供参考和指导。     

基于ANSYS的舰船桅杆振动半主动神经网络控制仿真

舰船桅杆在风载、船舶横摇惯性载荷以及由螺旋桨引起的桅杆基础加速度激励等载荷作用下,其顶部雷达处会产生较大的转角振动,严重影响雷达追踪的分辨率.文中以磁流变液阻尼器(Magneto-Rheological Damper)为作动器,采用神经网络模拟该阻尼器的逆向动特性,并运用独立模态空间控制算法设计了半主动控制系统.研究了基于ANSYS平台的振动半主动控制实现方法,并最终在ANSYS中实现了基于磁流变阻尼器的舰船桅杆振动半主动控制.数值计算结果表明,文中设计的控制系统能有效地减小桅杆顶部雷达的转角振动,基于ANSYS实现结构振动控制仿真是可行的.     

载荷作用下舰船主传动系统振动控制方法

传统方法在进行舰船主传动系统振动控制时,存在最大位移过大问题,振动控制效果不佳,为此,本文提出一种载荷作用下舰船主传动系统振动控制方法。利用Ansys软件构建载荷作用下舰船主传动系统的有限元模型,通过Lanczos法对有限元模型实施模态分析,同时不对边界位移条件进行约束。根据模态分析结果,构建振动控制方程对载荷作用下舰船主传动系统进行振动控制。为了验证系统振动控制方法的最大位移控制效果,设计对比实验。实验结果表明,该方法的最大位移小于原有方法,实现了性能突破。     

压电层合柔性梁振动主动控制

智能材料因其低质量、宽频带和强适应性等特点,在柔性结构振动主动控制方面有了极大的应用.基于Mindlin一阶剪切变形理论,考虑机电耦合作用,推导了含电势自由度的4节点四边形压电层合板/壳单元的有限元列式,并对含压电层的典型柔性结构的动力特性进行了分析.采用精细积分法计算结构的状态空间响应,用线性二次型调节器( LQR)方法设计输出反馈控制器,实现了压电层合柔性梁的振动主动控制.     

梁振动的主动控制技术研究

以船舶辅机的梁式隔振结构为对象,运用模态分析方法和自适应算法,推导并分析了梁式结构振动主动控制的基本原理和方法.在此基础上,应用单片机技术在梁模型上实现了振动主动控制系统,取得了良好的效果.     

梁振动的主动控制技术研究

以船舶辅机的梁式隔振结构为对象，运用模态分析方法和自适应算法，推导并分析了梁式结构振动主动控制的基本原理和方法。在此基础上，应用单片机技术在梁模型上实现了振动主动控制系统，取得了良好的效果。     

水下压电智能结构振动控制中 传感器/作动器位置优化

文章围绕智能结构水下振动控制中传感器/作动器的位置优化问题,搭建Abaqus-Matlab联合建模平台,得到水下智能结构的状态空间模型,建立基于能量传递的优化准则,在频段为0～600 Hz处,对比可选传感器及作动器位置区域的可控、可观度的大小,由此获得了传感器/作动器的最佳粘贴位置。最后通过相同激励信号下,不同配置位置的水下压电智能圆柱壳振动能量传递的大小,验证了优选位置的合理性。     

海洋平台的滑移模态控制MRFD半主动振动控制研究

采用滑移模态半主动控制的磁流变阻尼器（MRFD）对海洋平台在随机波浪力作用下振动的控制效果进行研究。以典型导管架平台为例，进行数值仿真。仿真结果表明滑移模态控制下MRFD的半主动控制对海洋平台的动力响应有明显的控制效果，并且MRFD半主动系统的控制效果能够很好地接近滑移模态主动控制效果。     

海洋平台低频线谱振动控制方法研究

针对已建海洋平台结构低频（30Hz以下）线谱振动控制难题,基于吸振原理,开展了低频线谱振动控制方法研究。讨论了动力吸振器与振动系统主结构最优质量比、阻尼比、频率比的取值范围,以及动力吸振器最优布置数量、布置位置等。以典型海洋平台板架结构为例,建立有限元模型,验证了动力吸振系统化方法的有效性,在此基础上,针对某海洋平台振动超标问题,开展了动力吸振系统化方法的工程应用研究,旨在为海洋平台低频线谱振动控制提供方法依据。     

带有非连续分布式传感器/作动器的压电梁最优控制(英文)

Because of its light weight,broadband,and adaptable properties,smart material has been widely applied in the active vibration control(AVC) of flexible structures.Based on a first-order shear deformation theory,by coupling the electrical and mechanical operation,a 4-node quadrilateral piezoelectric composite element with 24 degrees of freedom for generalized displacements and one electrical potential degree of freedom per piezoelectric layer was derived.Dynamic characteristics of a beam with discontinuously distributed piezoelectric sensors and actuators were presented.A linear quadratic regulator(LQR) feedback controller was designed to suppress the vibration of the beam in the state space using the high precise direct(HPD) integration method.     

海洋平台振动模糊控制研究

在过去的三十年里,模糊逻辑控制在结构振动控制中得到了广泛的研究和应用.模糊逻辑控制具有很强的鲁棒性并且能够有效地处理非线性以及被控系统和外载荷的不确定性和不精确性,本文对于海洋平台振动模糊控制进行了研究.通过模态阻尼比的不确定性显示了模糊控制的鲁棒性,研究表明海洋平台的振动模糊主动控制是有效的、可行的,并且提高了平台的适用性和生存性.本文的方法毫无疑问为今后的海洋平台振动控制提供了一条新的途径.     

舰船智能结构动态特性的实验研究

振动是存在于船体结构中的一个普遍现象，它所带来的危害一直为人们所关注。根据振动主动控制原理，建立了以压电陶瓷作为执行器和传感器的甲板振动主动控制模型；利用ANSYS软件对建立的实验模型进行了有限元压电耦合动力学数值计算，确定了压电作动器和传感器在受控结构中的布置位置；搭建物理实验平台，开发了基于滤波后—xLMs控制算法的单输入多输出的振动自适应主动控制系统，在使用模拟滤波器的基础上，对所采用的实验模型进行筒谐及随机扰动下振动主动控制的物理实验研究。实验结果表明，通过控制甲板结构的边界，从而有效控制其振动情况的方法是可行的。这为微小型航行体减振降噪提供了一条新的途径。     

基于修改自适应算法(MLMS)的主动吸振模拟试验研究

利用一种由磁式主动吸振器与被动双层隔振系统结合成组合减振装置,针对船舶柴油机的振动特点,开发了基于MLMS算法的自适应控制器,并在模拟柴油机双层隔振组合减振台架上进行了减振效果试验。试验表明：该装置对柴油机振动具有良好的控制效果。     

智能结构应用于船体振动控制的研究

本文从机电耦合弹性体的理论出发,运用Hamilton原理建立一般机电耦合系统的动力分析模型,并推导出有限元分析的耦合系统方程、作动方程及检测方程.以此为基础进行压电控制系统设计.应用LQG算法对简化舱段船壳的振动控制表明,增大结构的阻尼,使结构的振动降低,有效地控制结构振动.     

四转子机械作动器主动消振法

利用机械作动器进行主动消振是船舶振动控制领域的一项新技术．文章首先介绍了一种新型机械作动器-四转子机械作动器的工作原理;然后从主动消振理论出发,结合机械作动器的实际需要,提出了一种机械作动器最优相位和偏心距的解析计算方法-调相解析法．配合机械作动器的使用,可以使主动消振系统获得较好的消振效果．     

对一型潜器的水下振动响应分析

文章基于三维水弹性方法,分析了一型潜水器水下航行中的振动响应特性,通过求解干模态的广义坐标响应及对应的附连水质量,确定了干模态频率和湿谐振频率的对应关系。该文预报的水下响应曲线的峰值频率得到了水声试验测试结果的印证,说明了三维水弹性方法在求解水下结构振动响应问题上的有效性。文中最后对潜器尾部结构进行了改进,改进前后速度响应幅值曲线的比对表明,增加尾部纵桁结构的刚度对抑制潜器的尾部振动有明显的效果。     

装船机俯仰机构平台振动控制方法研究

基于对装船机俯仰机构平台振动原因的分析,重点介绍机械设备钢结构振动控制的分类方法,以及利用振动控制理论对装船机俯仰平台的振动实施控制的基本方法.以黄骅港煤码头二期工程SL6装船机为例,详细介绍了装船机俯仰机构平台振动控制的方法,为类似码头工程的建设提供借鉴和参考.     

分布式多通道主动隔振控制算法研究

在主动隔振的工程实际中,有效的多通道控制算法是采用多个次级力源和误差传感器来提升隔振效果的前提和基础。针对各通道的耦合和运算量的增大采用分布式多通道自适应(DMFxLMS)算法,推导了其运算过程并给出收敛条件；基于NI PXI控制器搭载Real-Time操作系统构建了主动控制实验平台,开展了分布式多通道算法实验研究,通过改变收敛步长和滤波器阶数分析了主动控制效果,验证了算法的有效性。