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振动主动控制系统半物理仿真研究
| 论文题名： | 振动主动控制系统半物理仿真研究 |
| 关键词： | 舰船设计;结构振动;主动控制;半物理仿真;FXLMS算法 |
| 摘要： | 随着世界各国对舰船战斗力和隐蔽性的要求的不断提升，减振降噪技术近年来取得了较快的发展。目前正处于实验室验证以及试应用阶段。研究初期针对控制算法、控制策略、执行机构的理论研究，而今逐渐转向整体化的系统研究。当前的振动主动控制系统研发过程具有一定的盲目性、研发周期过长、过程缺乏判断与校验以及耗费人力和成本，并且目前没有与设计研发相配套的预测、检验、评估手段。本文主要针对这一实际问题开展研究，基于双层主动隔振台架系统，首次采用面向模型的V型开发模式完成了振动主动控制系统设计、开发、检测、预报、评估，并构建了一套对设计过程进行预测、验证和评估的半物理仿真平台。 基于双层主动隔振结构，将信号拾取系统、激励及监测系统、作动执行机构、功率放大器与隔振台架集成，形成一体化的主动隔振台架，即主动控制被控对象。建立多刚体数值模型、有限元模型计算分析，并进行模态测试和频响特性测试，系统全面地对台架进行了动力学特性分析。 基于模块化建模方法，将振动主动控制系统划分为控制子系统和被控子系统（被控对象）。基于FXLMS算法，研究开发了控制系统的离线仿真模型与实验模型，利用快速控制原型技术实现了控制器的快速开发。基于双层隔振台架系统和控制系统搭建完成了振动主动控制实验，验证了所开发控制器的正确性和有效性。同时，在实验中建立实验工程文件包实现了控制实验集中管理；建立了数据实时监测与实时调参的可视化界面。 针对被控子系统建立了动力学实时仿真模型。基于SimMichanics创建了隔振系统模块集，构建了被控子系统的动力学实时仿真模型。基于该模型完成了主动控制系统数字仿真。并首次构建了针对振动主动控制系统的硬件在环仿真平台。系统全数字仿真结果分析与实验结果分析相一致，认为考虑耦合的控制方案由于不考虑耦合。通过HIL仿真研究表明在一定程度上该平台可以作为预测控制效果、评估控制器运行正确性、有效性及稳定性的检测评估工具。 |
| 作者： | 石慧 |
| 专业： | 轮机工程 |
| 导师： | 杨铁军 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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