軸系縱向振動主動控制實驗研究
發(fā)布時間：2021-09-30 08:42
船舶的振動與噪聲嚴重的影響船舶的舒適性以及電子設備運行的可靠性,造成振動的一個重要原因便是螺旋槳的推力脈動,這種推力脈動通過軸、推力軸承、基座從而傳遞至殼體引起振動,所以通過控制軸系的縱向振動來抑制系統(tǒng)振動的方法是可行的。目前比較常見的方法多為被動減振,主動減振較少且多為理論分析,基于壓電材料的主動控制則鮮有報道,因此本文就圍繞壓電材料在軸系縱向振動主動控制的應用探索展開工作,通過參考現(xiàn)有的船舶推進軸系裝置,并結合堆疊式壓電材料設計壓電作動器,搭建縱向振動主動控制實驗平臺進行實驗研究。內容包括平臺的搭建過程,軸系縱向振動的特性、堆疊式壓電材料的振動特性、PID控制算法的研究。具體的內容如下:首先,本文對研究項目的相關參考文獻進行了系統(tǒng)歸納總結,了解了項目的國內外研究現(xiàn)狀,這樣對研究項目有一個整體的認識,在此基礎之上利用分布參數(shù)法以及集中質量法對軸進行建模,了解軸的縱向振動特性,為接下來的縱向振動控制實驗提供理論指導。接著利用Labview軟件基于PID控制算法編寫控制程序,以加速度值為控制對象,將IEPE加速度計測量的數(shù)據(jù)導入控制程序中,計算與設定值之間的差值,然后通過PID算法計算得...
【文章來源】：華中科技大學湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：67 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
船舶主推進軸系
使得推力軸承的剛度具有時變特性，會隨著螺旋槳轉速的變化而變化，如圖1.4 所示。圖 1.4 油膜剛度變化圖Goodwin[25]在 20 世紀 40 年代首次提出將共振變換器應用于螺旋槳-軸系的振動控制，并對軸系振動的影響因素共振變換器以及螺旋槳-軸系振動特性進行了分析。在推力軸承與基座之間安裝共振變換器，通過改變推進軸系縱向振動的共振條件來達到減振的目的，Goodwin 的研究十分重要但是采用的模型過于簡單，對軸系和殼體的耦合問題考慮不足。新南威爾大學 Dylejko[26，27]曾經為了研究參數(shù)優(yōu)化設計問題，借鑒了 Goodwin 的研究成果，得到了共振變換器在不同的參數(shù)下對應的表現(xiàn)效果。Merz[28，29]則把 Goodwin 的模型簡化為桿與彈簧-阻尼模型
圖 1.5 流體動力吸振器作用效果圖[37]在作動器的材料選擇方面，壓電材料不僅可以作為傳感元件也可以作為驅常見的有壓電晶體、壓電陶瓷以及壓電聚合物，其中壓電陶瓷的應用最為廣著壓電材料的極化方向 1Mv/m 的電場作用下，壓電陶瓷可以產生 0.1%的應Pa 的彈性模量，所以壓電材料可以儲存很多能量也可以產生很大的外力。壓應變一般較小，因此常常采用堆疊的方法制作壓電驅動器。日本的 Kamad最 早 將 壓 電 驅 動 器 應 用 于 框 架 結 構 研 究 ， 他 們 研 究 的 一 個 大 小 m 25m m 36mm的壓電驅動器，每提供 100V 的電壓可以產生的變形有 30提供 19.6kN 的力，能夠對 4 層、3.7m 高、3000kg 的鋼框架結構進行振動實驗，他們采用魯棒控制算法，控制軸向力以及彎曲力矩，將結構的一、二阻尼比提高到了 10%，達到了振動主動控制的目的。國內很多著名高校如上海交通大學、哈爾濱工程大學、華中科技大學等以及所如中船重工集團第七〇一研究所、七〇二研究所等都對這類問題進行了統(tǒng)的研究并搭建響應的實驗平臺進行測試，大大的推進了這個領域的研究進
【參考文獻】：
期刊論文
[1]Active vibration control of piezoelectric bonded smart structures using PID algorithm[J]. Zhang Shunqi,Rdiger Schmidt,Qin Xiansheng. Chinese Journal of Aeronautics. 2015(01)
[2]船舶推進軸系縱向振動及其控制技術研究進展[J]. 趙耀,張贛波,李良偉. 中國造船. 2011(04)
[3]推力軸承油膜剛度對軸系—艇體結構耦合振動的影響研究[J]. 李棟梁,諶勇,張志誼,華宏星. 噪聲與振動控制. 2011(06)
[4]推進器激勵的艇體輻射噪聲及控制技術研究現(xiàn)狀[J]. 謝基榕,沈順根,吳有生. 中國造船. 2010(04)
[5]減小船舶軸系縱向振動的動力減振器參數(shù)優(yōu)化[J]. 李良偉,趙耀,陸坡,李天勻. 中國造船. 2010(02)
[6]基于動力吸振器的潛艇推進軸系軸向減振研究[J]. 劉耀宗,王寧,孟浩,郁殿龍,溫激鴻. 振動與沖擊. 2009(05)
[7]被動式動力吸振技術研究進展[J]. 劉耀宗,郁殿龍,趙宏剛,溫熙森. 機械工程學報. 2007(03)
[8]潛艇聲隱身技術進展[J]. 何琳. 艦船科學技術. 2006(S2)
[9]提高潛艇隱身能力的技術措施[J]. 楊健,吳超,谷陽. 造船技術. 2006(01)
[10]潛艇隱身技術的發(fā)展[J]. 焦方金. 國防科技. 2003(04)
博士論文
[1]推進軸系引起的艇體結構振動與輻射噪聲控制研究[D]. 曹貽鵬.哈爾濱工程大學 2008
[2]船舶軸系振動研究[D]. 周春良.哈爾濱工程大學 2006
碩士論文
[1]自適應主動隔振的理論和實驗研究[D]. 王俊芳.上海交通大學 2008
本文編號：3415511
【文章來源】：華中科技大學湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：67 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
船舶主推進軸系
使得推力軸承的剛度具有時變特性，會隨著螺旋槳轉速的變化而變化，如圖1.4 所示。圖 1.4 油膜剛度變化圖Goodwin[25]在 20 世紀 40 年代首次提出將共振變換器應用于螺旋槳-軸系的振動控制，并對軸系振動的影響因素共振變換器以及螺旋槳-軸系振動特性進行了分析。在推力軸承與基座之間安裝共振變換器，通過改變推進軸系縱向振動的共振條件來達到減振的目的，Goodwin 的研究十分重要但是采用的模型過于簡單，對軸系和殼體的耦合問題考慮不足。新南威爾大學 Dylejko[26，27]曾經為了研究參數(shù)優(yōu)化設計問題，借鑒了 Goodwin 的研究成果，得到了共振變換器在不同的參數(shù)下對應的表現(xiàn)效果。Merz[28，29]則把 Goodwin 的模型簡化為桿與彈簧-阻尼模型
圖 1.5 流體動力吸振器作用效果圖[37]在作動器的材料選擇方面，壓電材料不僅可以作為傳感元件也可以作為驅常見的有壓電晶體、壓電陶瓷以及壓電聚合物，其中壓電陶瓷的應用最為廣著壓電材料的極化方向 1Mv/m 的電場作用下，壓電陶瓷可以產生 0.1%的應Pa 的彈性模量，所以壓電材料可以儲存很多能量也可以產生很大的外力。壓應變一般較小，因此常常采用堆疊的方法制作壓電驅動器。日本的 Kamad最 早 將 壓 電 驅 動 器 應 用 于 框 架 結 構 研 究 ， 他 們 研 究 的 一 個 大 小 m 25m m 36mm的壓電驅動器，每提供 100V 的電壓可以產生的變形有 30提供 19.6kN 的力，能夠對 4 層、3.7m 高、3000kg 的鋼框架結構進行振動實驗，他們采用魯棒控制算法，控制軸向力以及彎曲力矩，將結構的一、二阻尼比提高到了 10%，達到了振動主動控制的目的。國內很多著名高校如上海交通大學、哈爾濱工程大學、華中科技大學等以及所如中船重工集團第七〇一研究所、七〇二研究所等都對這類問題進行了統(tǒng)的研究并搭建響應的實驗平臺進行測試，大大的推進了這個領域的研究進
【參考文獻】：
期刊論文
[1]Active vibration control of piezoelectric bonded smart structures using PID algorithm[J]. Zhang Shunqi,Rdiger Schmidt,Qin Xiansheng. Chinese Journal of Aeronautics. 2015(01)
[2]船舶推進軸系縱向振動及其控制技術研究進展[J]. 趙耀,張贛波,李良偉. 中國造船. 2011(04)
[3]推力軸承油膜剛度對軸系—艇體結構耦合振動的影響研究[J]. 李棟梁,諶勇,張志誼,華宏星. 噪聲與振動控制. 2011(06)
[4]推進器激勵的艇體輻射噪聲及控制技術研究現(xiàn)狀[J]. 謝基榕,沈順根,吳有生. 中國造船. 2010(04)
[5]減小船舶軸系縱向振動的動力減振器參數(shù)優(yōu)化[J]. 李良偉,趙耀,陸坡,李天勻. 中國造船. 2010(02)
[6]基于動力吸振器的潛艇推進軸系軸向減振研究[J]. 劉耀宗,王寧,孟浩,郁殿龍,溫激鴻. 振動與沖擊. 2009(05)
[7]被動式動力吸振技術研究進展[J]. 劉耀宗,郁殿龍,趙宏剛,溫熙森. 機械工程學報. 2007(03)
[8]潛艇聲隱身技術進展[J]. 何琳. 艦船科學技術. 2006(S2)
[9]提高潛艇隱身能力的技術措施[J]. 楊健,吳超,谷陽. 造船技術. 2006(01)
[10]潛艇隱身技術的發(fā)展[J]. 焦方金. 國防科技. 2003(04)
博士論文
[1]推進軸系引起的艇體結構振動與輻射噪聲控制研究[D]. 曹貽鵬.哈爾濱工程大學 2008
[2]船舶軸系振動研究[D]. 周春良.哈爾濱工程大學 2006
碩士論文
[1]自適應主動隔振的理論和實驗研究[D]. 王俊芳.上海交通大學 2008
本文編號：3415511
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