基于力矩补偿的船舶发动机振动噪声控制系统研究

发布时间：2020-03-23 00:09

【摘要】：船舶作为重要运输工具,其发动机运转所产生的振动会对运输安全造成极大影响。为保证船舶运输的安全性,设计一个完整控制系统对发动机进行自动控制和状态监控具有很重要的意义。本文针对近海域运输船舶,以力矩补偿的主动控制方案为基础,将传统工业控制和物联网技术相结合,设计了一种船舶发动机振动噪声控制系统。首先,对主动控制和被动控制方案进行了对比,选择主动控制方案,以力矩补偿器为基础,分析了系统的需求与功能,对整个系统的架构进行了设计。整个系统分为控制模块和网关模块两部分。控制模块功能是采集发动机环境信号、采集发动机转速并输出控制外部力矩补偿器;网关模块实现控制模块接入网络的功能,将接收到的信息上传至物联网平台用于地面控制中心的监控。其次,对控制系统中关键的转速采集算法进行了研究,设计了基于卡尔曼滤波的测速方案,同时对现有的速度跟随算法进行了探索,并在MATLAB/Simulink软件环境下对所述算法进行了效果仿真验证。再次,根据系统设计方案的需求以及力矩补偿器提供的控制接口,完成了系统硬件的设计。硬件系统分为控制模块和网关模块两部分,完成了系统中控制模块的硬件电路设计、网关模块的硬件选型并对硬件系统的设计原理进行了详细的阐述。根据硬件系统设计,完成了控制模块的软件设计,并对比分析现有的物联网平台的优劣势,选择了中移物联网云平台,完成了网关模块的软件设计。最后,设计测试方案对控制系统的各个模块进行功能验证,包括系统配置、通信传输功能、信号采集功能、控制输出功能等。测试结果表明,本文所设计的系统功能完整,可以实现对船舶发动机的监控,可拓展性强,满足设计目标。
【图文】：

偿结构如图 2.7 所示[11]，两个完全方向上的力相互抵消，利用质量块抵消振动噪声。控激扰振图1.2-1 主动式动力消振器工作原理激励方向激扰met控2 cos 2 图 2.7 力矩控制方案，，使得等质量的飞轮向相反方向旋产生一个振幅和相位可调节的正弦产生的纵轴方向振动作用力反向抵力矩补偿器三维示意图设计如图

吉林大学硕士学位论文通过 s-function 模块搭建卡尔曼滤波器并结合 chart 构建完整的测速系统。实验程建模如下文所述。3.3.2.1 控制器模型建立模型设计如图 3.9、3.10、3.11 所示，其中 encoder_pulse 模拟编码器的输脉冲，timer_pulse 模拟时钟频率，分别在 Simulink 中搭建 T 法、M 法、M/T 测速模块，并搭建本文所提出的测算改进方案，在具有相同转速输入的情况下计算转速理论值，并仿真后对比各项测速方案。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U664.1

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本文编号：2595838