轴系纵向振动主动控制实验研究
发布时间：2021-09-30 08:42
船舶的振动与噪声严重的影响船舶的舒适性以及电子设备运行的可靠性,造成振动的一个重要原因便是螺旋桨的推力脉动,这种推力脉动通过轴、推力轴承、基座从而传递至壳体引起振动,所以通过控制轴系的纵向振动来抑制系统振动的方法是可行的。目前比较常见的方法多为被动减振,主动减振较少且多为理论分析,基于压电材料的主动控制则鲜有报道,因此本文就围绕压电材料在轴系纵向振动主动控制的应用探索展开工作,通过参考现有的船舶推进轴系装置,并结合堆叠式压电材料设计压电作动器,搭建纵向振动主动控制实验平台进行实验研究。内容包括平台的搭建过程,轴系纵向振动的特性、堆叠式压电材料的振动特性、PID控制算法的研究。具体的内容如下:首先,本文对研究项目的相关参考文献进行了系统归纳总结,了解了项目的国内外研究现状,这样对研究项目有一个整体的认识,在此基础之上利用分布参数法以及集中质量法对轴进行建模,了解轴的纵向振动特性,为接下来的纵向振动控制实验提供理论指导。接着利用Labview软件基于PID控制算法编写控制程序,以加速度值为控制对象,将IEPE加速度计测量的数据导入控制程序中,计算与设定值之间的差值,然后通过PID算法计算得...
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
船舶主推进轴系
使得推力轴承的刚度具有时变特性，会随着螺旋桨转速的变化而变化，如图1.4 所示。图 1.4 油膜刚度变化图Goodwin[25]在 20 世纪 40 年代首次提出将共振变换器应用于螺旋桨-轴系的振动控制，并对轴系振动的影响因素共振变换器以及螺旋桨-轴系振动特性进行了分析。在推力轴承与基座之间安装共振变换器，通过改变推进轴系纵向振动的共振条件来达到减振的目的，Goodwin 的研究十分重要但是采用的模型过于简单，对轴系和壳体的耦合问题考虑不足。新南威尔大学 Dylejko[26，27]曾经为了研究参数优化设计问题，借鉴了 Goodwin 的研究成果，得到了共振变换器在不同的参数下对应的表现效果。Merz[28，29]则把 Goodwin 的模型简化为杆与弹簧-阻尼模型
图 1.5 流体动力吸振器作用效果图[37]在作动器的材料选择方面，压电材料不仅可以作为传感元件也可以作为驱常见的有压电晶体、压电陶瓷以及压电聚合物，其中压电陶瓷的应用最为广着压电材料的极化方向 1Mv/m 的电场作用下，压电陶瓷可以产生 0.1%的应Pa 的弹性模量，所以压电材料可以储存很多能量也可以产生很大的外力。压应变一般较小，因此常常采用堆叠的方法制作压电驱动器。日本的 Kamad最 早 将 压 电 驱 动 器 应 用 于 框 架 结 构 研 究 ， 他 们 研 究 的 一 个 大 小 m 25m m 36mm的压电驱动器，每提供 100V 的电压可以产生的变形有 30提供 19.6kN 的力，能够对 4 层、3.7m 高、3000kg 的钢框架结构进行振动实验，他们采用鲁棒控制算法，控制轴向力以及弯曲力矩，将结构的一、二阻尼比提高到了 10%，达到了振动主动控制的目的。国内很多著名高校如上海交通大学、哈尔滨工程大学、华中科技大学等以及所如中船重工集团第七〇一研究所、七〇二研究所等都对这类问题进行了统的研究并搭建响应的实验平台进行测试，大大的推进了这个领域的研究进
【参考文献】：
期刊论文
[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]船舶推进轴系纵向振动及其控制技术研究进展[J]. 赵耀,张赣波,李良伟. 中国造船. 2011(04)
[3]推力轴承油膜刚度对轴系—艇体结构耦合振动的影响研究[J]. 李栋梁,谌勇,张志谊,华宏星. 噪声与振动控制. 2011(06)
[4]推进器激励的艇体辐射噪声及控制技术研究现状[J]. 谢基榕,沈顺根,吴有生. 中国造船. 2010(04)
[5]减小船舶轴系纵向振动的动力减振器参数优化[J]. 李良伟,赵耀,陆坡,李天匀. 中国造船. 2010(02)
[6]基于动力吸振器的潜艇推进轴系轴向减振研究[J]. 刘耀宗,王宁,孟浩,郁殿龙,温激鸿. 振动与冲击. 2009(05)
[7]被动式动力吸振技术研究进展[J]. 刘耀宗,郁殿龙,赵宏刚,温熙森. 机械工程学报. 2007(03)
[8]潜艇声隐身技术进展[J]. 何琳. 舰船科学技术. 2006(S2)
[9]提高潜艇隐身能力的技术措施[J]. 杨健,吴超,谷阳. 造船技术. 2006(01)
[10]潜艇隐身技术的发展[J]. 焦方金. 国防科技. 2003(04)
博士论文
[1]推进轴系引起的艇体结构振动与辐射噪声控制研究[D]. 曹贻鹏.哈尔滨工程大学 2008
[2]船舶轴系振动研究[D]. 周春良.哈尔滨工程大学 2006
硕士论文
[1]自适应主动隔振的理论和实验研究[D]. 王俊芳.上海交通大学 2008
本文编号：3415511
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
船舶主推进轴系
使得推力轴承的刚度具有时变特性，会随着螺旋桨转速的变化而变化，如图1.4 所示。图 1.4 油膜刚度变化图Goodwin[25]在 20 世纪 40 年代首次提出将共振变换器应用于螺旋桨-轴系的振动控制，并对轴系振动的影响因素共振变换器以及螺旋桨-轴系振动特性进行了分析。在推力轴承与基座之间安装共振变换器，通过改变推进轴系纵向振动的共振条件来达到减振的目的，Goodwin 的研究十分重要但是采用的模型过于简单，对轴系和壳体的耦合问题考虑不足。新南威尔大学 Dylejko[26，27]曾经为了研究参数优化设计问题，借鉴了 Goodwin 的研究成果，得到了共振变换器在不同的参数下对应的表现效果。Merz[28，29]则把 Goodwin 的模型简化为杆与弹簧-阻尼模型
图 1.5 流体动力吸振器作用效果图[37]在作动器的材料选择方面，压电材料不仅可以作为传感元件也可以作为驱常见的有压电晶体、压电陶瓷以及压电聚合物，其中压电陶瓷的应用最为广着压电材料的极化方向 1Mv/m 的电场作用下，压电陶瓷可以产生 0.1%的应Pa 的弹性模量，所以压电材料可以储存很多能量也可以产生很大的外力。压应变一般较小，因此常常采用堆叠的方法制作压电驱动器。日本的 Kamad最 早 将 压 电 驱 动 器 应 用 于 框 架 结 构 研 究 ， 他 们 研 究 的 一 个 大 小 m 25m m 36mm的压电驱动器，每提供 100V 的电压可以产生的变形有 30提供 19.6kN 的力，能够对 4 层、3.7m 高、3000kg 的钢框架结构进行振动实验，他们采用鲁棒控制算法，控制轴向力以及弯曲力矩，将结构的一、二阻尼比提高到了 10%，达到了振动主动控制的目的。国内很多著名高校如上海交通大学、哈尔滨工程大学、华中科技大学等以及所如中船重工集团第七〇一研究所、七〇二研究所等都对这类问题进行了统的研究并搭建响应的实验平台进行测试，大大的推进了这个领域的研究进
【参考文献】：
期刊论文
[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]船舶推进轴系纵向振动及其控制技术研究进展[J]. 赵耀,张赣波,李良伟. 中国造船. 2011(04)
[3]推力轴承油膜刚度对轴系—艇体结构耦合振动的影响研究[J]. 李栋梁,谌勇,张志谊,华宏星. 噪声与振动控制. 2011(06)
[4]推进器激励的艇体辐射噪声及控制技术研究现状[J]. 谢基榕,沈顺根,吴有生. 中国造船. 2010(04)
[5]减小船舶轴系纵向振动的动力减振器参数优化[J]. 李良伟,赵耀,陆坡,李天匀. 中国造船. 2010(02)
[6]基于动力吸振器的潜艇推进轴系轴向减振研究[J]. 刘耀宗,王宁,孟浩,郁殿龙,温激鸿. 振动与冲击. 2009(05)
[7]被动式动力吸振技术研究进展[J]. 刘耀宗,郁殿龙,赵宏刚,温熙森. 机械工程学报. 2007(03)
[8]潜艇声隐身技术进展[J]. 何琳. 舰船科学技术. 2006(S2)
[9]提高潜艇隐身能力的技术措施[J]. 杨健,吴超,谷阳. 造船技术. 2006(01)
[10]潜艇隐身技术的发展[J]. 焦方金. 国防科技. 2003(04)
博士论文
[1]推进轴系引起的艇体结构振动与辐射噪声控制研究[D]. 曹贻鹏.哈尔滨工程大学 2008
[2]船舶轴系振动研究[D]. 周春良.哈尔滨工程大学 2006
硕士论文
[1]自适应主动隔振的理论和实验研究[D]. 王俊芳.上海交通大学 2008
本文编号：3415511
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