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磁悬浮主动隔振器的建模与控制研究
| 论文题名： | 磁悬浮主动隔振器的建模与控制研究 |
| 关键词： | 潜艇;声隐身;磁悬浮;隔振器 |
| 摘要： | 潜艇作为水下的一支突击力量，在最近一个世纪的海战中发挥了至关重要的作用。但是随着各国海军逐步加强自身水下探测能力，如何有效的隐蔽已经成为潜艇作战的首要任务。 由于水下主要的探测手段为各种主、被动声纳系统，因此潜艇的声隐身性能显得至关重要。目前常见的降噪方法为在艇内噪声源与壳体之间安装隔振设备，从传播路径上阻止噪声传播从而降低潜艇的噪声辐射水平。受到技术条件的限制，我国各型潜艇安装的主要还是被动隔振系统，只能保证良好的高频隔振性能，而在低频隔振方面则不能令人满意，因此进行主动隔振器的研究具有非常重要的国防意义。 振动控制与运动体控制实验室研发了一台磁悬浮主动隔振器，其主动隔振单元(作动器)采用电磁悬浮原理。由于悬浮体(衔铁)与壳体无接触、无摩擦，具有寿命长、出力大、工作安静等特点，非常适合各类舰船的隔振降噪。 主动隔振的关键在于作动器的控制，而控制律设计必须建立在可用的模型基础之上，为获取便于控制律设计的隔振器模型，必须开展隔振器的建模的相关研究。 磁悬浮隔振器与主动磁轴承的工作原理相同，但是由于机械结构和控制目标的不同，很难将磁悬浮轴承的建模方法直接应用于隔振器的建模。因此，本文研制了一整套模拟实验平台系统，该系统能够完成隔振器特性测试、施加主动控制以及评估隔振效果等任务，为建模与控制创造了良好的实验条件。 在模拟实验平台的基础上，本文使用两种方法对隔振器进行了建模研究。首先基于实验测量数据，使用动态神经网络对隔振器原理样机进行辨识，并取得良好的辨识效果。随后使用限元分析软件对原理样机的磁路进行分析计算，将计算结果与Maxwell模型进行比较并提出了一种参数化模型。 针对模型中存在不确定性的特点，设计了滑模变结构控制器，并在仿真中取得了良好的隔振效果。最后本文设计了减振实验方案，在参数化模型的基础设计了滑模控制器。实验结果表明，该套控制器能够有效的对原理样机进行控制并取得了一定的减振效果。 |
| 作者： | 赵冉 |
| 专业： | 控制科学与工程 |
| 导师： | 王永 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 中国科学技术大学 |
| 学位年度： | 2008 |
| 正文语种： | 中文 |
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