基于惯性作动器的管路系统振动主动控制研究

发布时间：2017-12-01 16:07

  本文关键词：基于惯性作动器的管路系统振动主动控制研究

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【摘要】：潜艇管路振动不仅会产生噪声，同时会引起管路的疲劳损伤，降低设备寿命，严重时会导致管路附件特别是管路的连接部位发生松动和破裂，对潜艇安全航行造成威胁。为了有效降低管路系统的振动，本文采用惯性作动器，开展了管路振动主动控制的研究工作。 论文首先概要总结了主动控制技术在船舶机械和管路系统振动噪声方面的国内外研究与发展现状，介绍了动力吸振技术的特性和概况，提出了本文的研究方向和主要工作内容。 通过实艇管路系统振动测量试验结果，分析了潜艇管路系统以低频离散峰值为主的振动特性。针对这一特性，提出了以惯性吸振器为作动器的管路振动主动控制系统，并针对加速度/速度/位移反馈控制建立了相应的动力学模型，通过模拟仿真计算分析了反馈控制效果与反馈系数之间的关系，经比较发现，速度反馈控制具有较好的控制效果，在显著地削弱共振峰的同时并不会增强其它频段的振动。为提高低频线谱和实时控制效果，构建了基于频率在线辨识的自适应控制算法。 介绍了惯性作动器的构成和特征参数，对所采用的惯性作动器的动态特性进行了实验测试，针对惯性吸振器的共振频率采用了数字陷波器对其动态特性进行补偿，提升了惯性作动器的宽频控制性能；设计了用于惯性作动器的固定装置，并通过ANSYS软件对该装置进行了模态分析，表明该装置的第一阶模态频率处于控制系统的作用频率范围之外，可有效应用于控制系统的试验验证。 与控制方法和硬件装置相配套，，设计和编写了振动加速度信号积分算法和基于频率在线辨识的自适应控制算法程序，并在数字信号处理器系统上运行。通过仿真和实验结果证实了加速度信号积分程序能够有效地去除加速度信号中的直流分量和积分结果中的趋势项；针对基于频率在线辨识的自适应控制算法的仿真结果显示，该算法能够对信号中各离散峰值成分削弱10-25dB。 最后，在一个闭环管路系统上分别进行了以激振机和泵为激励源的惯性吸振器主动控制实验。在采用激振机的实验中，对比了加速度反馈控制算法、速度反馈控制算法和基于频率在线辨识的自适应控制算法，对比实验结果发现基于频率在线辨识的自适应控制算法具有较好的控制效果。在随后的水泵实验中，水泵转速变化范围为2500至2900rpm，采用基于频率在线辨识的自适应控制算法，试验表明，管路振动控制点处水泵的轴频及其二阶谐频可降低6dB以上，管路马脚下基础振动信号中轴频及其二阶谐频可降低3dB以上。
【学位授予单位】：中国舰船研究院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U664.84;U661.44;U674.76

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 何琳;;潜艇声隐身技术进展[J];舰船科学技术;2006年S2期

2 王艳林;王自东;宋卓斐;王强松;;潜艇管路系统振动噪声控制技术的现状与发展[J];舰船科学技术;2008年06期

本文编号：1241658