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基于机械作动器的振动主动控制技术研究
| 论文题名： | 基于机械作动器的振动主动控制技术研究 |
| 关键词： | 船舶振动;振动控制;主动消振;机械作动器;控制算法 |
| 摘要： | 将机械作动器应用于船舶振动主动控制特别是主动消振中是目前振动控制领域的重要研究课题之一。主动消振技术是通过计算或检测出振源或受控对象的有害振动的振动特性，利用有源作动器产生与有害振动同振幅、同频率、反相位的振动来减低甚至消除有害振动的方法。国外的大量研究和应用已充分证明，在船舶上安装主动消振装置的确是一种解决船舶振动问题的有效途径。本文以船舶振动主动控制为背景，对于主动消振理论、可调节力机械作动器、控制系统、控制算法等问题进行了全面深入的研究。主要有以下几个方面： 系统地阐述了主动消振的基本原理，建立了主动消振的数学模型，并通过对船舶振动特性进行的的定性和定量的分析，论述了主动消振技术在船舶振动控制上应用的可行性。 在国内首次研制了一种可调节力机械作动器，用来减少船舶由主机旋转频率的主要谐波分量引起的结构振动。这种机械作动器能够利用两个反向旋转不平衡质量块产生的离心力矢量，合成一种单自由度正弦控制力。控制力的调节是利用传动机构在运转过程中调节质量块的偏心距离来实现的。它不但可用于主动消振，还可应用于主动吸振。 以可调节力机械作动器为基础，设计了适用于船舶主动消振的控制系统。它主要由QMAC运动控制器和上位工控机组成，通过精确地控制两台交流伺服电机的运动，能够使可调节力机械作动器在受控结构上产生所需的控制力。 结合可调节力机械作动器及其控制系统的实际需要，依据船舶振动和自动控制理论，提出了调相解析法、动态补偿自寻最优法和神经网络控制法等3种有一定独创性的控制算法。它们都能够自动辨识机械作动器的最优相位和最优偏心距，并且能够在没有预先辨识船体结构动态特性的情况下使用。通过用MATI,AB进行的主动消振仿真实验，证明这3种控制算法都具有较高的准确性和实用性。在机械作动器的实际应用中，这3种算法既可单独使用，也可联合使用。 根据船舶结构的振动特性，搭建了主动消振试验台架。其构成的主要部件包括模拟船舶甲板振动的受控结构和电动激振器全部自行研制。对实验台架的振动特性进行测试之后，在实验台架上利用可调节力机械作动器及其控制系统，应用调相解析法、动态补偿自寻最优法和神经网络控制法等算法进行了一系列主动消振试验，其试验结果充分证明了可调节力机械作动器及其控制系统、控制算法在船舶振动主动控制中的先进性和有效性。 |
| 作者： | 王滨庆 |
| 专业： | 轮机工程 |
| 导师： | 王芝秋 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2005 |
| 正文语种： | 中文 |
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