基于機(jī)械作動(dòng)器的振動(dòng)主動(dòng)控制技術(shù)研究.pdf

1、將機(jī)械作動(dòng)器應(yīng)用于船舶振動(dòng)主動(dòng)控制特別是主動(dòng)消振中是目前振動(dòng)控制領(lǐng)域的重要研究課題之一。主動(dòng)消振技術(shù)是通過計(jì)算或檢測(cè)出振源或受控對(duì)象的有害振動(dòng)的振動(dòng)特性，利用有源作動(dòng)器產(chǎn)生與有害振動(dòng)同振幅、同頻率、反相位的振動(dòng)來減低甚至消除有害振動(dòng)的方法。國外的大量研究和應(yīng)用已充分證明，在船舶上安裝主動(dòng)消振裝置的確是一種解決船舶振動(dòng)問題的有效途徑。本文以船舶振動(dòng)主動(dòng)控制為背景，對(duì)于主動(dòng)消振理論、可調(diào)節(jié)力機(jī)械作動(dòng)器、控制系統(tǒng)、控制算法等問題進(jìn)行了全面深入

2、的研究。主要有以下幾個(gè)方面： 系統(tǒng)地闡述了主動(dòng)消振的基本原理，建立了主動(dòng)消振的數(shù)學(xué)模型，并通過對(duì)船舶振動(dòng)特性進(jìn)行的的定性和定量的分析，論述了主動(dòng)消振技術(shù)在船舶振動(dòng)控制上應(yīng)用的可行性。 在國內(nèi)首次研制了一種可調(diào)節(jié)力機(jī)械作動(dòng)器，用來減少船舶由主機(jī)旋轉(zhuǎn)頻率的主要諧波分量引起的結(jié)構(gòu)振動(dòng)。這種機(jī)械作動(dòng)器能夠利用兩個(gè)反向旋轉(zhuǎn)不平衡質(zhì)量塊產(chǎn)生的離心力矢量，合成一種單自由度正弦控制力。控制力的調(diào)節(jié)是利用傳動(dòng)機(jī)構(gòu)在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中調(diào)節(jié)質(zhì)量塊的偏

3、心距離來實(shí)現(xiàn)的。它不但可用于主動(dòng)消振，還可應(yīng)用于主動(dòng)吸振。 以可調(diào)節(jié)力機(jī)械作動(dòng)器為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)了適用于船舶主動(dòng)消振的控制系統(tǒng)。它主要由QMAC運(yùn)動(dòng)控制器和上位工控機(jī)組成，通過精確地控制兩臺(tái)交流伺服電機(jī)的運(yùn)動(dòng)，能夠使可調(diào)節(jié)力機(jī)械作動(dòng)器在受控結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生所需的控制力。 結(jié)合可調(diào)節(jié)力機(jī)械作動(dòng)器及其控制系統(tǒng)的實(shí)際需要，依據(jù)船舶振動(dòng)和自動(dòng)控制理論，提出了調(diào)相解析法、動(dòng)態(tài)補(bǔ)償自尋最優(yōu)法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制法等3種有一定獨(dú)創(chuàng)性的控制算法。它們都

4、能夠自動(dòng)辨識(shí)機(jī)械作動(dòng)器的最優(yōu)相位和最優(yōu)偏心距，并且能夠在沒有預(yù)先辨識(shí)船體結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性的情況下使用。通過用MATI,AB進(jìn)行的主動(dòng)消振仿真實(shí)驗(yàn)，證明這3種控制算法都具有較高的準(zhǔn)確性和實(shí)用性。在機(jī)械作動(dòng)器的實(shí)際應(yīng)用中，這3種算法既可單獨(dú)使用，也可聯(lián)合使用。 根據(jù)船舶結(jié)構(gòu)的振動(dòng)特性，搭建了主動(dòng)消振試驗(yàn)臺(tái)架。其構(gòu)成的主要部件包括模擬船舶甲板振動(dòng)的受控結(jié)構(gòu)和電動(dòng)激振器全部自行研制。對(duì)實(shí)驗(yàn)臺(tái)架的振動(dòng)特性進(jìn)行測(cè)試之后，在實(shí)驗(yàn)臺(tái)架上利用可調(diào)節(jié)力