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弹性舱段浮筏隔振系统振动同步定相和主动控制研究
| 论文题名： | 弹性舱段浮筏隔振系统振动同步定相和主动控制研究 |
| 关键词： | 舰载浮筏设备;弹性舱段;隔振系统;同步定相;主动控制 |
| 摘要： | 为了给舰载浮筏设备的主被动隔振设计提供真实可靠的依据，本文建立了一个与工程实践接近的弹性舱段结构基础上的浮筏隔振系统。通过有限元模态分析和实验模态分析技术，获得该隔振系统的动力学特性，并引入声学传递函数的概念，采用声学边界元法求得浮筏结构上任意点到舱段结构外部辐射空间的声学传递函数，建立了该浮筏隔振系统振动传递与辐射噪声的数学预报模型。基于该模型就同步定相控制、传感器优化、多通道耦合主动隔振三个方面进行了深入的研究，主要工作如下： 基于PST（Propeller Signature Theory）理论，首次把同步定相控制技术引入弹性基础上的浮筏隔振系统，并改进了PST理论的求解方法。以浮筏隔振系统的隔振器与舱段结构连接点处振动加速度响应的均方和作为控制用的目标函数，通过二进制遗传算法寻得浮筏结构上多台旋转或往复机械设备之间的最优相位关系，使它们通过浮筏隔振系统传递到舱段结构上的振动最小。一方面结合声学传递函数，对浮筏隔振系统振动声辐射同步定相控制进行了详细的仿真研究，另一方面采用4台三相异步电动机带动反向旋转的偏心质量对来模拟浮筏上的机械设备，依据伺服控制理论，对同步定相控制进行了详细的实验研究。仿真和实验结果表明同步定相控制技术是一种可行的振动和声辐射控制方法，与主动控制相比，不需要额外的执行器及相应的控制系统，只需调节振动设备之间的相位关系，就能达到控制振动和声辐射的目的。 针对振动主动控制中的误差传感策略问题，改进了现有的传感器优化算法，求解过程采用整数编码和混合编码的遗传算法，在保证整体减振效果基本不变的前提下减少传感器数目并优化其位置，使整个控制系统的规模得到了降低。 为了消除多通道主动控制时各通道之间的耦合作用，采用 FXLMS算法，在浮筏到舱段振动传递途径中安装了4台液压作动器，误差信号同时作为每个作动器的反馈信号，结合提出的误差传感优化策略，对多个激励频率的主动隔振和同步定相控制基础上的主动隔振进行了详细的实验研究。实验结果表明，对舱段结构上优选出来的4个误差点进行有效控制后，舱段结构上22个误差点的全局减振效果基本不变，且10个监测用传声器的声压得到了有效的抑制，亦改善了同步定相控制中激起舱段结构局部模态工况的控制效果。 |
| 作者： | 周刘彬 |
| 专业： | 轮机工程 |
| 导师： | 刘志刚 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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