發(fā)布時(shí)間：2017-11-26 06:25

  本文關(guān)鍵詞：推進(jìn)軸系縱向振動(dòng)主動(dòng)控制方法研究

  更多相關(guān)文章： 主動(dòng)振動(dòng)控制 自適應(yīng)控制 頻響函數(shù)綜合 無模型自適應(yīng)控制 時(shí)變系統(tǒng) 模型在線辨識 Filtered-x LMS算法 調(diào)制的周期振動(dòng) 振動(dòng)傳遞主動(dòng)控制

【摘要】：船舶的振動(dòng)與噪聲不僅影響船舶的舒適性和電子設(shè)備的可靠性,還影響周邊水域的生態(tài)環(huán)境。對于潛艇,過大的噪聲使其隱身性能下降,降低作戰(zhàn)能力,甚至危及安全,尤其是日益先進(jìn)的水下探測技術(shù)更是對潛艇的隱身性能提出新的挑戰(zhàn)。螺旋槳推力脈動(dòng)引起的軸系-殼體耦合振動(dòng)是潛艇低頻聲輻射的主要原因,而且難以控制,已成為制約潛艇聲隱身性能的重要因素之一。減小脈動(dòng)推力通過軸系對殼體的激勵(lì)作用是控制低頻聲輻射的有效措施,對它的研究將有助于從源頭控制軸系-殼體耦合系統(tǒng)的水下聲輻射,具有重要的實(shí)際意義。本文在GF973項(xiàng)目和國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“螺旋槳脈動(dòng)推力誘導(dǎo)的軸系-殼體耦合振動(dòng)主動(dòng)控制方法研究”的資助下,針對推力脈動(dòng)誘導(dǎo)的振動(dòng),提出通過主動(dòng)減振鎮(zhèn)定軸系縱向振動(dòng)的方法,從而抑制由推力脈動(dòng)引起的殼體振動(dòng)。研究工作包括理論研究和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證兩個(gè)方面:(1)從控制的角度出發(fā),將軸系-彈性基礎(chǔ)耦合系統(tǒng)簡化軸-板耦合系統(tǒng),通過子結(jié)構(gòu)方法建立了縱向激勵(lì)下耦合振動(dòng)的解析模型,并用有限元方法對其進(jìn)行驗(yàn)證。在此模型基礎(chǔ)上,考慮連接軸系與彈性基礎(chǔ)的軸承特性,分析縱向激勵(lì)下的耦合振動(dòng)特性以及支承剛度變化對耦合系統(tǒng)縱向振動(dòng)的影響,同時(shí)還分析了縱向控制力作用點(diǎn)變化對耦合系統(tǒng)縱向振動(dòng)的影響。這些與控制相關(guān)的原理性研究為主動(dòng)減振設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。(2)針對具有時(shí)變特性的軸系,在抗飽和LMS算法的基礎(chǔ)上,提出無模型自適應(yīng)諧波窄帶抑制方法。這種無模型自適應(yīng)控制方法包括基于抗飽和LMS算法的自適應(yīng)反饋控制器和一個(gè)名為X-調(diào)整的基于邏輯的增益調(diào)整策略,實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)控制器的輸出閾值與權(quán)值步進(jìn)方向的同時(shí)調(diào)整。該控制方法僅利用控制誤差來調(diào)整自適應(yīng)控制器的增益,無需建立控制通道的動(dòng)態(tài)模型。無模型自適應(yīng)控制系統(tǒng)采用跟蹤濾波器對周期振動(dòng)進(jìn)行有選擇地抑制,是一種窄帶自適應(yīng)控制。仿真結(jié)果表明所提出的無模型自適應(yīng)控制方法能有效抑制周期振動(dòng)。(3)通過簡化的軸系模型,考慮水潤滑橡膠軸承剛度在靜動(dòng)之間突變,分析了隨轉(zhuǎn)速變化的橡膠軸承支承剛度導(dǎo)致軸系振動(dòng)特性改變的原因,在此基礎(chǔ)上,提出控制模型在線辨識與周期振動(dòng)抑制方法。使用LMS辨識算法和子空間濾波方法獲取軸系運(yùn)行狀態(tài)下的控制通道的脈沖響應(yīng),濾除其中由轉(zhuǎn)速調(diào)制的周期干擾,使用內(nèi)嵌飽和抑制與干擾重構(gòu)的Filtered-x LMS算法構(gòu)建轉(zhuǎn)速調(diào)制的周期干擾抑制方法。這種基于控制通道模型在線辨識的控制方法能夠?qū)崿F(xiàn)寬帶控制。仿真結(jié)果證明了所提出的控制通道在線辨識方法和周期振動(dòng)抑制方法能夠明顯抑制轉(zhuǎn)速調(diào)制的振動(dòng)響應(yīng)。(4)通過建立軸系-殼體耦合振動(dòng)主動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),驗(yàn)證兩種控制算法對耦合振動(dòng)的控制效果,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:兩種控制算法都能夠有效抑制軸系和殼體的周期振動(dòng),而且內(nèi)嵌飽和抑制與干擾重構(gòu)的Filtered-x LMS算法還能抑制軸系和殼體的隨機(jī)振動(dòng)。此外,還通過建立螺旋槳-軸系振動(dòng)傳遞主動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)驗(yàn)證了內(nèi)嵌飽和抑制與干擾重構(gòu)的Filtered-x LMS算法的控制效果,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該控制方法能有效抑制轉(zhuǎn)速調(diào)制的周期干擾。本文研究成果將為主動(dòng)減振方法應(yīng)用于船舶推進(jìn)系統(tǒng)低頻噪聲控制提供堅(jiān)實(shí)的理論依據(jù)。
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：U661.44;U664.21
，

本文編號：1228887