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船用二冲程柴油机振动主动控制器的研究
| 论文题名： | 船用二冲程柴油机振动主动控制器的研究 |
| 关键词： | 船用柴油机;调频调相策略;主动控制;相位跟踪;转速环控制器 |
| 摘要： | 船用柴油机振动的主动控制方法对于提高船用柴油机可靠性与维修性，进而提高船舶航行安全性与舒适性都具有十分重要的学术研究意义和工程应用价值。论文分析了船用二冲程柴油机振动机理和振动控制方法，建立了主动控制系统的仿真模型；基于自适应差分进化算法，对主动控制系统位置环和转速环控制器进行参数优化，并通过仿真实验和模拟实验，验证了主动控制系统的有效性，以及自适应差分进化算法优化系统位置环和转速环控制器参数的可行性。主要研究内容和结果如下： （1）以6S50MC-C型柴油机为研究对象，对其H型力矩振动的幅值和曲轴转角的关系以及幅频特征进行计算和分析，确定了该柴油机主动控制系统的控制目标。 （2）基于调频调相控制策略，对船用二冲程柴油机振动主动控制进行数学建模和仿真分析，并结果表明：三相电机可以实现转速和相位跟踪目标。 （3）基于主动控制系统数学模型，针对传统PI参数整定方法难以在系统转速响应的快速性和稳定性间取得平衡、以及位置稳态误差大的问题，建立了基于自适应差分进化算法（CADE）的优化模型，实现对系统转速环和位置环控制器参数进行优化计算，通过对三向电机转速和相位跟踪分析发现，采用基于改进的CADE优化后的PI参数优于传统PI参数整定的控制系统。 （4）本文搭建的主动控制系统平台上进行了模拟实验，采集并分析了实验过程中转速和相位信号，实验结果表明：在工况阶跃实验中改进的CADE算法整定法转速的超调量分别为15.6%、3.4%、0，转速响应稳定时间为0.2s、0.09s、0.03s，稳定时相位差为-8.9°到8.7°，稳定时间为0.47s。相比PI参数整定法提升了2.9%、0.6%、0%，转速响应时间分别提升0.03s、-0.06s、0.02s，相位差范围减小了5°，稳定时间提升了0.15s。本文设计的主动控制器可以实现三相电机转速和相位追踪，并且改进的CADE算法整定法可以实现提升三相电机在转速超调量和响应时间以及相位差精度方面的性能，基于改进的CADE算法主动控制器可以应用于振动主动控制。 |
| 作者： | 盛克新 |
| 专业： | 轮机工程 |
| 导师： | 王宏志;黄朝明;魏松 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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