發(fā)布時(shí)間：2020-10-27 16:16

　　 隨著世界各國對艦船戰(zhàn)斗力和隱蔽性的要求的不斷提升,減振降噪技術(shù)近年來取得了較快的發(fā)展。目前正處于實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證以及試應(yīng)用階段。研究初期針對控制算法、控制策略、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的理論研究,而今逐漸轉(zhuǎn)向整體化的系統(tǒng)研究。當(dāng)前的振動主動控制系統(tǒng)研發(fā)過程具有一定的盲目性、研發(fā)周期過長、過程缺乏判斷與校驗(yàn)以及耗費(fèi)人力和成本,并且目前沒有與設(shè)計(jì)研發(fā)相配套的預(yù)測、檢驗(yàn)、評估手段。本文主要針對這一實(shí)際問題開展研究,基于雙層主動隔振臺架系統(tǒng),首次采用面向模型的V型開發(fā)模式完成了振動主動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、開發(fā)、檢測、預(yù)報(bào)、評估,并構(gòu)建了一套對設(shè)計(jì)過程進(jìn)行預(yù)測、驗(yàn)證和評估的半物理仿真平臺。基于雙層主動隔振結(jié)構(gòu),將信號拾取系統(tǒng)、激勵(lì)及監(jiān)測系統(tǒng)、作動執(zhí)行機(jī)構(gòu)、功率放大器與隔振臺架集成,形成一體化的主動隔振臺架,即主動控制被控對象。建立多剛體數(shù)值模型、有限元模型計(jì)算分析,并進(jìn)行模態(tài)測試和頻響特性測試,系統(tǒng)全面地對臺架進(jìn)行了動力學(xué)特性分析�；谀K化建模方法,將振動主動控制系統(tǒng)劃分為控制子系統(tǒng)和被控子系統(tǒng)(被控對象)�；贔XLMS算法,研究開發(fā)了控制系統(tǒng)的離線仿真模型與實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?利用快速控制原型技術(shù)實(shí)現(xiàn)了控制器的快速開發(fā)�；陔p層隔振臺架系統(tǒng)和控制系統(tǒng)搭建完成了振動主動控制實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了所開發(fā)控制器的正確性和有效性。同時(shí),在實(shí)驗(yàn)中建立實(shí)驗(yàn)工程文件包實(shí)現(xiàn)了控制實(shí)驗(yàn)集中管理;建立了數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測與實(shí)時(shí)調(diào)參的可視化界面。針對被控子系統(tǒng)建立了動力學(xué)實(shí)時(shí)仿真模型�；赟imMichanics創(chuàng)建了隔振系統(tǒng)模塊集,構(gòu)建了被控了系統(tǒng)的動力學(xué)實(shí)時(shí)仿真模型�；谠撃Ｐ屯瓿闪酥鲃涌刂葡到y(tǒng)數(shù)字仿真。并首次構(gòu)建了針對振動主動控制系統(tǒng)的硬件在環(huán)仿真平臺。系統(tǒng)全數(shù)字仿真結(jié)果分析與實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析相一致,認(rèn)為考慮耦合的控制方案由于不考慮耦合。通過HIL仿真研究表明在一定程度上該平臺可以作為預(yù)測控制效果、評估控制器運(yùn)行正確性、有效性及穩(wěn)定性的檢測評估工具。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2016
【中圖分類】：U674.7
【部分圖文】：

、。程）有一個(gè)共同的特點(diǎn)就是都可以建立起其數(shù)學(xué)模型表達(dá)，即可以有效地建立起相應(yīng)系統(tǒng)實(shí)時(shí)仿真模型，因此非常有利于進(jìn)行半物理系統(tǒng)搭建和仿真研宄。比較常見的半理仿真技術(shù)的應(yīng)用形式有兩種，一種是快速控制原型（Ｒａｐｉｄ?Ｃｏｎｔｒｏｌ?Ｐｒｏｔｏｔｙｐｉｎｇ，簡為ＲＣＰ），主要用于控制器快速開發(fā)、測試工作，另一種是硬件在環(huán)仿（Ｈａｒｄｗａｒｅ－Ｉｎ－ｔｈｅ－Ｌｏｏｐ?Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ，簡稱ＨＩＬＳ），用于對控制器和物理仿真模型進(jìn)行統(tǒng)檢測、標(biāo)定等。??目前半物理仿真技術(shù)在振動主動控制系統(tǒng)研究開發(fā)領(lǐng)域的成果很少，尚無將硬件在??環(huán)技術(shù)與主動控制技術(shù)相結(jié)合用于系統(tǒng)開發(fā)檢測和評估這方面的研宄與應(yīng)用。但是這一??部分的理論研究與實(shí)際開發(fā)是振動主動控制系統(tǒng)工程化進(jìn)程的重要研究手段，所以對這??一問題的研宄具有重要意義。對于硬件在環(huán)仿真平臺搭建以及仿真研宄來講，如何建立??相應(yīng)的系統(tǒng)仿真器模型是一項(xiàng)關(guān)鍵性技術(shù)，振動主動控制系統(tǒng)的被控對象由于區(qū)別于往硬件在環(huán)的被控模型，自身不能建立精確的數(shù)學(xué)表達(dá)模型，只能以系統(tǒng)輸入輸出關(guān)對系統(tǒng)進(jìn)行描述，相當(dāng)于“黑箱”的概念，所以對其建立動態(tài)動力學(xué)仿真模型是當(dāng)前研的一大難點(diǎn)。

、，術(shù)便應(yīng)運(yùn)而生。ＨＩＬ仿真是把實(shí)際的被控對象或一部分系統(tǒng)物理部件用載入時(shí)運(yùn)行的仿真器來取代，而信號系統(tǒng)、控制單元及其他系統(tǒng)組件則作為實(shí)物系統(tǒng)。對控制單元或物理部件功能進(jìn)行仿真測試和驗(yàn)證。目前己經(jīng)為電子控計(jì)提供了前所未有的開發(fā)速度上的優(yōu)勢，極大地加速了整個(gè)設(shè)計(jì)開發(fā)過程，和航空航天等電控領(lǐng)域｜１５７＿１６２］已經(jīng)成為必不可少的開發(fā)測試手段，減少了很破壞性大、環(huán)境苛刻、運(yùn)行艱難的試飛試駕環(huán)節(jié)。??在飛行器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，半實(shí)物方針有著不可取代的重要意義。通真，對控制器的設(shè)計(jì)、導(dǎo)航和制導(dǎo)算法的正確性進(jìn)行考核。對各種實(shí)驗(yàn)條件行仿真分析，是進(jìn)行試驗(yàn)飛行的必要環(huán)節(jié)。例如圖１．２為飛機(jī)飛行控制系統(tǒng)人機(jī)交互界面。飛機(jī)的操控臺部分為實(shí)物模型，控制系統(tǒng)為虛擬模型。圖中次為虛擬可視化儀表，變量的實(shí)時(shí)調(diào)整及觀測視窗，虛擬的飛行控制姿態(tài)可飛行軌跡空間坐標(biāo)定位。通過這樣一組人機(jī)交互可視化界面，對物理仿真模就可以觀察得到飛機(jī)各參數(shù)變化、飛行姿態(tài)、航速、位置等，實(shí)現(xiàn)對飛機(jī)飛程模擬。??

Ｆｉｇ．?１．３?Ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ?ｍｅｔｈｏｄ?ｏｆ?Ｒ＆Ｄ?ｏｎ?ＣＵ??采用面向模型的開發(fā)思路，基于ｄＳＰＡＣＥ軟硬件平臺，利用半物理仿真技術(shù)可以獲??得全新的Ｖ模式控制系統(tǒng)開發(fā)流程，如圖１．４。將控制系統(tǒng)開發(fā)分為五個(gè)步驟：??（１）
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本文編號：2858749