基于Fx-LMS控制技术的主动消振方法及实验研究

研究一种基于Fx-LMS控制技术的主动消振方法,介绍其工作原理及组成。以小功率柴油发电机为实验对象开展振动主动控制实验。实验研究表明该方法和Fx-LMS控制技术适用于舰艇典型周期性机械振源的振动主动控制。     

筒形大力值惯性式电磁作动器优化及性能分析

作动器是主动控制的重要动力部件,用于船舶推进轴系主动控制的作动器对低频范围的输出力值有较高要求。本文以电磁作动器为研究对象,建立动力学模型,利用Ansoft Maxwell对该电磁作动器进行磁路优化分析,确定该电磁作动器具有最优磁路尺寸。通过电磁作动器仿真计算得到的电磁力大小与实际测试出的电磁力大小基本相等,证实该电磁作动器建模仿真方法的正确性。得到电磁作动器的最佳频率输出范围,说明电磁作动器具有低频大力值输出的特点。该作动器的优化方法及性能分析为船舶推进轴系等结构的低频大力值主动控制提供了理论及技术支撑。     

电动消振作动器模糊控制设计研究

研究了一种新型的作动器,主要用来解决由发动机所引起的船舶甲板的振动问题,通过机械机构及控制系统来实现激振频率及振幅的在线跟踪调节,控制系统可自动识别相角差及振动幅值并自动进行调节,模糊控制器可显著地减小船舶的振动,作动器与激振器相角差控制方面首次提出了优化模糊控制算法,与传统模糊控制算法比较,模糊控制规则可根据实际测试结果进行确定,然后由程序进行分段线性优化,提高了相位角差调整的精度,实验结果表明,该作动器具有良好的特性,对于抵消来自振源的振动具有很好的效果.     

机电作动器驱动转鳍机构的设计

以现有GJB 2860-97型号转鳍作动器为背景,设计一种驱动转鳍机构的大功率机电作动器。阐述了从结构设计到建模仿真的整个过程,对机电作动器进行详细的集成化设计,分别利用Solidworks及ANSYS软件对机电作动器进行建模仿真,为减摇鳍转鳍驱动机构的全电改造提出了一套设计及建模仿真分析方法。     

圆柱壳体振动主动控制中作动器的优化配置

结构振动的主动控制不仅取决于控制器中控制律的设计,还取决于作动器在结构中的作用位置,作动器的合理布置能有效抑制结构振动低频范围内的响应。文章以圆柱壳体为研究对象,基于离散系统可控可观性准则,提出了基于粒子群算法优化作动器作用位置的设计方法,并通过实验加以验证。实验结果表明,粒子群算法可应用于圆柱壳体中作动器作用位置优化设计的问题,在振动主动控制实验中能取得良好的控制效果。     

机电作动器(EMA)驱动转鳍机构的研究

减摇鳍是人为减小船舶在海浪中横摇最通用、最有效的方法,现今减摇鳍转鳍驱动机构绝大部分利用的是电液伺服作动系统。与电液伺服作动系统,甚至与电动静液作动器(EHA)相比,机电作动器(EMA)具有结构简单、可靠性强和效率高等诸多优势。以现有GJB2860-97型号转鳍作动器为背景,设计一种驱动转鳍机构的大功率机电作动器。阐述了从结构设计到建模仿真的过程,对机电作动器进行详细的集成化设计,分别利用Solidworks及ANSYS软件对机电作动器进行建模仿真,为减摇鳍转鳍驱动机构的全电改造提出了一套设计及建模仿真分析方法。     

船舶螺旋桨避振器模拟装置试验研究

发展了使固有频率可由腔室内空气压力和作为动吸振器质量的水量调节来控制的动吸振装置。作者进行了模型试验，试验结果显示了流体动吸振器有如下优点：１）吸振器频率容易改变；２）减振器效果恒定，可靠；３）装置费用经济，节约。     

考虑作动器输出约束的分散中间质量混合隔振系统建模分析

[目的]研究舰船主动隔振系统的能量波动特性。[方法]首先,建立一种浮筏混合隔振系统广义数理模型,包含有多向复合扰动振源、分布参数主/被动一体式隔振器、分散中间质量及弹性安装基础,并从声振能传递与控制角度揭示系统的耦合振动机理。然后,结合工程中隔振系统的应用,设置等中间质量的浮筏隔振系统作为参照组,研究隔振器内共振、中间结构波动效应、中间质量与机器质量比以及不同作动器布置方案对系统能量传递的影响。[结果]分析结果表明:相比于传统的浮筏隔振系统,尤其是在中、高频共振区,分散中间质量隔振系统对于振动能量的隔离效果有明显的提高;对作动器施加约束降低了未施加约束时的理论预测误差。[结论]此类混合隔振系统在整个频段内具有良好的隔振效果,隔离性能超过传统隔振系统15 dB以上,且考虑作动器输出约束后更符合工程实际。     

船舶主机设备振动智能控制方法

为了避免振动对船舶安全稳定运行的消极影响,研究船舶主机设备振动智能控制方法。采用节点导入有限元建模方法构建主机设备有限元模型,获取主机设备运行情况以及振动详细数据,引入由互相对称的2组偏心质量块式电力作动机构形成的电力作动器,采用伺服三环控制对主机设备振动控制作动器进行环路设计,通过电机主动轮启动偏心质量块,同时调整偏心质量块的位置,实现消振力控制输出,完成主机设备振动智能控制。实验证明,该方法可以实现船舶主机设备模型的建立,可视化展现主机设备电磁性能、振动和热特性等,并有效控制船舶主机设备的振动幅度,其中控制后的船舶发电机的振动等级达到优等级。     

舰船主动隔振技术综述

针对舰船隔振系统介绍了被动隔振和主动隔振概念;总结了舰船主动隔振常用作动器以及隔振系统的建模方法;概述了主动隔振系统的主要控制方法;最后对舰船主动隔振未来的发展方向作了简短的评述与展望.     

Adaptive vibration isolation system for diesel engine

An active two-stage isolation mounting, on which servo-hydraulic system is used as the actuator (secondary vibration source) and a diesel engine is used as primary vibration source, has been built. The upper mass of the mounting is composed of a 495 diesel and an electrical eddy current dynamometer. The lower mass is divided into four small masses to which servo-hydraulic actuator and rubber isolators are attached. According to the periodical characteristics of diesel vibration signals, a multi-point adaptive strategy based on adaptive comb filtered algorithm is applied to active multi-direction coupled vibrations control for the engine. The experimental results demonstrate that a good suppression in the effective range of phase compensation in secondary path (within 100Hz) at different operation conditions is achieved, and verify that this strategy is effective. The features of the active system, the development activities carried out on the system and experimental results are discussed in the paper.     

船舶机械低频线谱振动传递的主动控制

针对船舶机械振动的低频线谱主动控制,文章采用输出力大、频响平直、无接触式的磁悬浮作动器,分析了永磁偏置式作动器的电-磁-力耦合特性,推导了磁悬浮主被动隔振系统运动方程和系统稳定性影响因素;研制了满足船舶应用要求、具有冲击摇摆适应能力的磁悬浮-气囊主被动混合隔振器。采用收敛快速的窄带多通道Fx-Newton算法,并针对线谱频率波动时的控制鲁棒性,提出了窄带滤波相位差的自适应补偿环节。在船用200 kW柴发机组上进行了主被动混合隔振实验,未开启线谱控制时,可获得>32.8 dB的宽频隔振效果;控制开启后,可进一步有效衰减传递到基座的多根线谱振动,并且在柴发机组的转速波动工况下依然能实现快速收敛、稳定和高效控制。该主被动混合隔振系统可满足船舶机械低频线谱控制的工程实用要求。     

一类多频线谱激励下的主动隔振控制方法

  目的  针对振动控制中多频激励的传统自适应滤波算法控制效果不佳,以及工程中传感器不易安装和通道耦合等原因导致参考信号失配的问题,提出一种反馈式多线谱控制算法。  方法  首先,使误差信号通过级联自适应陷波器,并根据自适应算法更新陷波器参数来估计多个信号频率;然后,合成各参考信号,对相位进行补偿,通过Hilbert变换得到另一路参考信号; 最后,进入并行控制器完成幅值更新,实现振动控制。  结果  仿真和试验结果表明,该算法能够精确估计频率信息,合成可靠参考信号,对30,37,60和110 Hz线谱均取得了20~40 dB能量衰减。  结论  该算法较好地解决了振动控制中参考信号失配和多线谱振动的问题,有效减弱和抑制了低频振动能量传递。     

压电类船舶智能结构动态特性分析

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.文章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,通过控制甲板的边界,达到减振的效果.利用结构动态特性灵敏度分析相关理论,进行了试验模型结构模态参数特征向量灵敏度分析,确定了压电陶瓷驱动器在施加控制后结构阻尼、刚度的变化对振型变化的影响程度.计算结果表明试验模型结构振动位移的减小主要取决于压电陶瓷驱动器所引起的结构阻尼变化.     

功率流理论在柔性振动控制技术中的应用与发展

  目的  研究舰船主动隔振系统的能量波动特性。  方法  首先,建立一种浮筏混合隔振系统广义数理模型,包含有多向复合扰动振源、分布参数主/被动一体式隔振器、分散中间质量及弹性安装基础,并从声振能传递与控制角度揭示系统的耦合振动机理。然后,结合工程中隔振系统的应用,设置等中间质量的浮筏隔振系统作为参照组,研究隔振器内共振、中间结构波动效应、中间质量与机器质量比以及不同作动器布置方案对系统能量传递的影响。  结果  分析结果表明：相比于传统的浮筏隔振系统,尤其是在中、高频共振区,分散中间质量隔振系统对于振动能量的隔离效果有明显的提高;对作动器施加约束降低了未施加约束时的理论预测误差。  结论  此类混合隔振系统在整个频段内具有良好的隔振效果,隔离性能超过传统隔振系统15 dB以上,且考虑作动器输出约束后更符合工程实际。     

海洋平台的振动试验方案及其模型设计

针对海洋平台的振动具有低频、高幅的特点，提出了振动主动控制的试验方案。振动主动控制可改善台上人员的工作条件、提高生产效率、延长海洋平台及台载机械使用寿命，已成为提升海洋平台综合性能的潜在技术手段。该试验装置包括振动试验模型、激振器、作动器、主机及DSP板、低通滤波器、信号放大器等。根据对海洋平台的类型、特点及振动控制研究的分析，设计了用于海洋平台振动主动控制试验的两个模型，一个用于研究水平面两个方向的振动，另一个用于研究纵向振动。海洋平台振动试验模型采用柔性较强的材料，支架模型采用刚性较强的槽钢。对于第一个模型进行了必要的强度和刚度计算。设计的模型可用于海洋平台的概念性振动主动控制试验，对海洋平台的振动主动控制提供理论指导。     

遗传算法在船舶动力机械混合隔振系统优化设计中的应用

阐明了混合隔振问题的实质就是综合被动隔振系统和主动控制系统的多目标联合优化设计.运用子结构导纳综合法分析了应用混合隔振技术的双层隔振系统的功率流传递特性.采用遗传算法对混合隔振系统进行了优化设计,并作了数值仿真.     

柴油机装置液压伺服主动隔振台架研究

为隔离舰船主机及其动力装置振动向甲板的传递，本文研究了液压伺服主动隔振台架。首先对液压伺服系统进行仿真，然后在实验室完成以实际柴油机作为初级振源，液压伺服系统作为主动执行机构的整个柴油机装置液压伺服主动隔振台架的建设，并进行特性实验。     

用于电磁作动器的功率放大器设计研究

功率放大器是主动控制隔振系统中的重要元件之一,其主要作用是根据指令信号,向电磁作动器提供交变电流以产生需要的交变力。本文介绍了该类功率放大器的基本工作原理与性能指标特点,设计了基于PWM控制的功率放大器控制系统。仿真及实验结果表明,设计的功率放大器能够满足系统各项设计指标要求,具有很强的实用性。     

筒式空气弹簧机械阻抗近似解析算法研究

建立一个理想化的筒式空气弹簧模型,基于空气波动理论提出一种通过计算空气弹簧的空气声压场分布来确定其机械阻抗的近似解析算法。借助有限元软件进行验证,结果表明该方法合理可行。讨论盖板质量、初始压力等因素对空气弹簧机械阻抗特性的影响,用力传递率来评估隔振效果。为深入研究空气弹簧的机械阻抗特性提供了一种新的思路。