船用柴电机组的主动隔振研究

发布时间：2017-09-03 16:02

  本文关键词：船用柴电机组的主动隔振研究

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【摘要】：船舶动力装置以及各种辅助设备(泵、风机、压气机、发电机等)的振动噪声会严重恶化乘载条件,降低舰船隐蔽性,传统的被动隔振方法在低频情况下难以实现有效隔振。对旋转或者往复机械系统而言,其振动频谱特征多为线谱,因此,本文结合被动隔振在高频的宽频隔振优点与主动隔振在中低频的线谱隔振能力来减小船用柴电机组的振动,探讨主被动隔振在实际控制中所需的算法和技术。论文首先通过频响函数综合法建立了船用柴电机组基于频响函数的子结构模型。理论仿真和建模仿真对比表明,基于子结构的频响函数综合法能够精准有效的描述船用柴电机组隔振平台的频域传递特性。其次,从自适应滤波器概念入手,建立起基于Fx LMS前馈算法的多通道主动控制算法。基于频率在线估计的跟踪滤波器,能准确地滤出干扰信号中不同频率的信号分量来还原各自频率下的参考信号。同时研究了基于LMS算法的自适应系统辨识,并将其应用到对误差通道的辨识中去。另外,本文为了克服Fx LMS前馈算法对参考信号的敏感,采用误差信号以及对误差通道的辨识来还原出干扰响应信号作为控制参考信号。然后,在前述工作基础上,研究了多通道主动隔振中的通道窜扰问题和外部干扰过大时的控制输出饱和问题。论文的一个创新点就是通过引入去耦合滤波器来增加还原出来的参考信号和干扰信号之间的相干性,降低通道窜扰影响。同时通过仿真证明了人工生成的参考信号存在信号相干性不足的问题,即使采用转速信号作为参考信号,也面临线谱中半倍频的缺失,从而无法实现这些频率的控制。此外,通过引入饱和函数来解决控制输出的饱和抑制问题,并应用到多通道的控制仿真中去。最后,分别通过验证实验和柴电机组隔振平台实验对主动控制算法和技术进行了验证。在基于柴电机组主动隔振平台的实验中,只能实现有限几条谱线的减振控制效果,某些谱线甚至存在振动放大的现象且半倍频振动未能有效控制,需要加强作动器和功放输出能力、优化控制算法、完善参考信号的频域特征来改善控制效果。特别是在低频情况下几乎没有控制效果,主要原因是基础的近刚性以及作动器在低频的输出能力较低。
【关键词】：船用柴电机组 自适应控制 多通道主动隔振 滤波-x LMS
【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】：2015
【分类号】：U665.1;U661.44
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 绪论8-19
• 1.1 研究背景8-9
• 1.2 主动隔振的研究现状9-12
• 1.3 主动隔振系统的动力学模型12-13
• 1.4 主动隔振的控制策略13-17
• 1.5 论文的主要内容17-19
• 第二章 柴电机组隔振系统的理论建模与仿真19-39
• 2.1 引言19
• 2.2 基于频响函数综合的子结构方法19-26
• 2.3 两端固支粱的导纳模型26-29
• 2.4 二通道导纳模型的建模与分析（二维）29-34
• 2.5 四通道导纳模型的建模与分析（三维）34-38
• 2.6 本章小结38-39
• 第三章 基于自适应滤波的多通道主动控制算法39-53
• 3.1 引言39
• 3.2 自适应控制算法的基本理论39-44
• 3.3 频率估计和跟踪滤波44-48
• 3.4 自适应系统辨识48-50
• 3.5 单通道滤波-xLMS算法50-51
• 3.6 多通道滤波-xLMS算法51-52
• 3.7 本章小结52-53
• 第四章 多通道主动隔振中的通道窜扰以及输出饱和抑制53-79
• 4.1 引言53-54
• 4.2 通道窜扰的抑制54-64
• 4.3 控制信号的饱和抑制问题64-70
• 4.4 多通道主动隔振仿真70-78
• 4.5 本章小结78-79
• 第五章 多通道主动隔振实验79-100
• 5.1 引言79
• 5.2 柴电机组的振动源特性79-80
• 5.3 算法验证实验80-87
• 5.4 基于柴电机组主动隔振平台的实验87-99
• 5.5 本章小结99-100
• 第六章 总结与展望100-102
• 6.1 全文总结100-101
• 6.2 主要创新点101
• 6.3 研究展望101-102
• 参考文献102-105
• 致谢105

【参考文献】

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本文编号：785939