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磁悬浮主动隔振系统辨识模型研究
| 论文题名： | 磁悬浮主动隔振系统辨识模型研究 |
| 关键词： | 磁悬浮隔振器;潜艇隔振技术;静音能力;系统辨识;仿真建模 |
| 摘要： | 潜艇的静音能力是潜艇作战能力的一项重要指标。隔振技术能够有效的降低机械振动，提高潜艇的静音能力。浮筏系统具有的“调谐效应”、“质量效应”、“混抵效应”能减少辐射噪声，对振动中的高频信号有明显的减弱效果，在潜艇上应用广泛。然而作为被动隔振系统，对于低于或者等于隔振系统固有频率的振动会起到放大的作用。主动隔振能够动态的调节刚度、阻尼等隔振参数，有效的克服被动隔振的缺陷，实现低频隔振。将主动隔振和被动隔振结合起来，实现全频域隔振是隔振领域的趋势和方向。磁悬浮支承技术具有无接触、无需润滑、寿命长的特点，将磁悬浮隔振器应用于浮筏系统具有重要的意义。磁悬浮主动隔振系统是一个强耦合、非线性的复杂系统，传统的建模方式难以解决这个问题，本文旨在采用系统辨识的方法对磁悬浮主动隔振系统进行建模。 首先从模型精度、收敛性质、存储量、计算时间等方面对最小二乘类的几种主要形式进行比较，确定采用递推最小二乘法对磁悬浮单层隔振系统在时域和频域范围内进行系统辨识。以磁悬浮隔振器对应位置的加速度传感器采集的信号为对象，将时域和频域的辨识结果在拟合度、极点、阶跃响应等方面进行比较。对比结果表明：相对于频域辨识，时域辨识能较好的保证辨识模型的精确度，但是阶跃响应反应慢、收敛时间长。 其次，对磁悬浮支承技术做了简要的介绍，详细分析了磁悬浮隔振器的特点以及设计的结构；在忽略磁滞、磁漏、磁饱和的情况下，以差动式磁悬浮隔振器理论电磁力公式为基础，运用最小二乘多项式拟合法对实际的静态电磁力进行拟合来达到对理论电磁力的修正，通过输入三种不同的电压信号对系统的时不变性进行验证，结果表明不同电压输入情况下辨识模型吻合度高，是时不变系统，为系统辨识提供可靠的先验条件。 最后，通过输入随机的电压信号对系统进行激励，采集筏架上的加速度信号。采用递推最小二乘法，根据浮筏的磁悬浮主动隔振系统的输入输出信号对系统进行辨识。在系统辨识中综合考虑辨识的拟合度、零极点、阶跃响应等参数来保证系统的精确性、稳定性、瞬态反应等特性。将辨识模型的传递函数应用到前馈控制系统中，采用仿真和实验的方式来验证通过递推最小二乘法辨识出的模型的有效性。仿真和实验结果表明：前馈控制算法对磁悬浮主动隔振平台在低频段有较好的隔振效果，，尤其在谐振区附近隔振效果更为明显，提高了15dB-25dB，证实了通过递推最小二乘法对磁悬浮主动隔振系统辨识模型的有效性。 |
| 作者： | 杨贝贝 |
| 专业： | 机械制造及其自动化 |
| 导师： | 胡业发 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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