主机气囊隔振装置对中姿态控制算法研究

将气囊隔振装置应用于船舶主机能够大幅衰减振动向船体基座的传递,但同时也增大了主机与轴系对中控制的难度。在实现对中误差在线监测的基础上,根据气囊隔振装置的特点,提出一种对中调整最优控制算法,通过对气囊充放气调整,使主机恢复到对中状态。试验表明该控制算法能在快速收敛到对中精度的同时,实现载荷的优化分布。     

大型浮筏姿态及弹性变形控制算法研究

随着浮筏气囊系统趋于大型化,筏体结构刚度不可避免的降低。外界扰动作用下,筏架不仅会偏离平衡位置,还会产生较大的弹性变形,导致设备之间产生相对位移,危及设备运行安全。建立某船舶浮筏气囊隔振装置柔性筏架响应模型,并提出一种基于气囊压力参数识别的控制方法,通过调整气囊压力分布对筏架姿态和弹性形态进行控制。试验结果表明,该方法不仅可以控制筏架姿态平衡,还可以有效抑制筏架的弹性变形,并且具有较高的控制精度。     

船舶主机气囊隔振系统动态特性分析

提出了将气囊隔振器应用于船舶主机隔振，介绍了该隔振装置的特性，并进行了动力学分析。分析表明，气囊隔振系统能够大幅度减小主机激振力向船体基座的传递。在其他条件不变时，系统具有定常频率特性，各气囊压力的分布对系统固有频率、力传递特性没有影响，而对主机输出端的位移有一定影响，应该通过优化设计使联轴节的振动最小。     

气囊隔振装置对中扰动控制研究*

将气囊隔振装置应用于船舶主机能大幅度衰减振动向船体的传递,但其主要难点之一是解决主机与轴系的适配性问题。主机运行过程中的各种对中扰动会增大主机的不对中量,对其进行控制是适配性研究的重要组成部分。根据气囊隔振装置的特点,提出通过气囊的充放气调整来抵消对中扰动的影响。在试验数据的基础上,分析了对中扰动控制的可行性并给出了控制方法。分析结果表明对中扰动控制能取得良好的效果。     

气囊隔振装置压力分布优化控制研究

首先对气囊隔振装置中气囊的压力分布进行了分析,然后以气囊压力分布方差最小为约束条件,计算出各气囊压力的比例因子,并运用比例控制充气策略,在确保气囊隔振装置高度的高精度控制前提下,实现了隔振系统中各气囊的压力优化分布。     

船舶齿轮箱硬弹性隔振技术研究

船舶齿轮箱是中高速柴油机主推进系统的重要组成设备,随着柴油机隔振性能不断提升,齿轮箱的振动源不断突出,已成为影响船舶声学性能的重要振源,迫切需要突破齿轮箱隔振技术,对齿轮箱采取与柴油机一致的振动控制措施。论文以带齿轮箱的某双机并车柴油机推进系统进行隔振设计研究,设计硬弹性隔振器实现齿轮箱的振动控制,用有限元方法对隔振装置进行模态分析,通过试验验证预期的隔振效果。     

两种浮筏隔振方案的比较分析

船舶的推进装置的振动噪声控制一直是国内外研究者关注的重要课题.采用浮筏技术是解决这一问题的有效措施之一.针对推进装置的隔振要求,提出了两种浮筏隔振系统,并随后通过建立有限元模型,对自振频率、冲击响应、受迫振动以及噪声传递等振动特性进行了分析比较,最后得出结论.论文结果有助于同类型船舶的推进装置选择一个合适的隔振系统.     

低频非线性浮筏隔振装置设计及特性研究

低频振动噪声影响水下装备声隐身性能。在原气囊隔振装置基础上,通过结构改进设计,使得侧向气囊能够为系统提供负刚度,通过与垂向气囊并联,设计了一种新型非线性浮筏隔振装置,提升了隔振装置的低频隔振能力。新型隔振装置由“侧向气囊-万向节-垂向气囊”非线性隔振器组和浮筏组成。分析了侧向气囊为系统提供负刚度原理,建立了非线性浮筏隔振装置六自由度动力学模型,设计了新型隔振装置样机并开展了相关性能试验。理论分析和试验结果表明,新型非线性浮筏隔振系统垂向一阶固有频率约为原系统的50%,垂向隔振性能提升了约6 dB,侧向隔振性能与原系统相当。此外,也研究了非线性浮筏隔振系统的摇摆稳定性。研究结果表明,在重载情况下,新系统能够具备较好的摇摆稳定性。     

船舶主机气囊隔振技术对中控制策略研究

针对气囊隔振器应用于船舶主机低频隔振面临的如何保证轴系对中精度技术难题,开展其对中控制策略研究。建立了对中状态响应特性分析模型,为解决该分析模型计算输入参数难以精确获取的问题,提出一种伪灵敏度分析方法。基于控制对象伪灵敏度矩阵,研究出可行的对中控制策略。应用该控制策略可使得控制系统在多目标、强耦合条件下,以良好的动态工作性能实现高精度对中控制,并保持装置承载力的均匀分配。     

SWATH型科考船柴油发电机组气囊隔振设计方案

小水线面双体船(small waterplane area twin-hull ship,SWATH)型科考船作为承担远洋深海科考任务的特种船舶,对船舶的水下辐射噪声和自噪声控制十分严格。为了控制SWATH型科考船自噪声,针对科考船上主要振动噪声源1 100 kW柴油发电机组采用气囊隔振技术,进行机组气囊隔振系统的设计和计算分析校核,并通过振动测试证明柴油发电机组气囊隔振设计方案具有良好隔振效果,可很好抑制振动源向船体的振动传递,从而降低全船自噪声。     

空气弹簧隔振平台姿态模糊控制研究

空气弹簧隔振器在舰船上已经被广泛使用，但是空气弹簧漏气往往造成隔振平台姿态倾斜或者高度下降，严重影响设备的正常工作以及隔振性能．因此，检测漏气情况以及保持平台姿态平稳是空气弹簧隔振系统需要解决的关键技术问题．由于大型设备的空气弹簧隔振平台结构往往非常复杂，很难建立其精确的数学模型，常规的依靠精确模型的控制策略在这里无法奏效．文中分析了空气弹簧漏气对隔振平台姿态的影响，提出了一种漏气快速检测方法，利用模糊控制理论对空气弹簧隔振平台的姿态控制进行了研究和试验．试验结果表明，空气弹簧隔振系统姿态模糊控制技术是完全可行的，效果良好．     

磁悬浮主被动隔振系统自适应控制及非线性补偿

 In order to effectively control the low frequency vibration of ship machinery,a passive-active hybrid vibration isolation mount using maglev actuator was designed. Maglev actuator is excellent for active vibration isolation, with non-contact structure, low stiffness and rapid response. However, the actuator’s nonlinearity has to be restrained by control algorithm. The nonlinearity of maglev actuator was analyzed, the nonlinear reverse model of actuator was built through theoretical analysis and experimental correction, and an improved FxLMS algorithm based on reverse model linearization and frequency range division control was put forward, which has the advantage of low computation load for real time control. Experiments were performed on a multiple-DOF active vibration isolation system, results show that the improved FxLMS algorithm could effectively reduce the vibration energy at targeted frequency, and well restrain the nonlinearity-induced vibration.  

      

空气弹簧隔振系统试验研究与性能分析

针对空气弹簧隔振系统进行振动测试与隔振性能分析,将加速度计安装在隔振平台上进行锤击法振动测试,得到隔振系统的振动加速度、振幅以及通频带,并与地面振动参数相比较。另外通过试验分析得出隔振系统效果最佳时的区域位置及空气弹簧内压。试验表明该空气弹簧隔振系统能有效隔离来自地面的振动,满足系统设计要求。     

基于零长弹簧的超低频垂直隔振系统研究

设计并实现了一种基于零长弹簧的超低频垂直隔振系统。利用零长弹簧倾斜悬挂摆杆,通过精细调节可实现固有周期为20s的机械振荡。利用光电探测技术检测摆杆的微小位移,并对摆杆进行比例积分微分控制（PID：Proportional-Integral-Derivative）,有效补偿温度变化及弹簧蠕变引起的系统漂移,提高系统的稳定性。深入分析控制参数对系统周期特性的影响,反馈控制的积分项（I项）可补偿系统漂移,反馈控制的比例项（P项）可调节系统的刚度,而微分项（D项）可用于控制系统的阻尼系数。通过设置合适的控制参数,可以将系统的固有周期调节至30 s以上。该系统理论上可以实现超低频垂直隔振,有望应用于高精度绝对重力测量等精密物理实验研究。     

基于模糊控制的超静定、多变量耦合空气弹簧隔振系统姿态控制

针对超静定、多变量耦合空气弹簧隔振系统开展其姿态控制研究。先将超静定问题转化,经过分析控制对象模型,提出一种新的基于耦合特性识别的控制方法,并将该控制方法融入模糊控制器的设计,以实现多变量耦合系统姿态控制。最后,通过试验表明控制方法可行,并且所设计的控制系统具有较好静态、动态性能。     

新型非线性低频被动隔振系统设计及实验研究

研制一种新型非线性低频被动隔振系统,由三个特定形状的片弹簧对称分布构成,具有较高静承载力和较低的动态刚度,可以显著的降低了系统的起止隔振频率;通过隔振系统弹性元件的一维无量纲模型,分析了其非线性行为,且对隔振器的力学特性进行了实验研究;建立了一个两自由度的隔振实验平台,在实验平台上对隔振系统进行了隔振性能研究,结果显示该隔振系统的隔振效果明显。     

一系螺旋弹簧动刚度对车辆-轨道耦合振动影响分析

建立准确表征一系悬挂轴箱螺旋弹簧波动特性的力学模型,运用动刚度矩阵法求解,研究其对悬挂系统隔振性能影响。结合基于格林函数法的车辆-轨道耦合动力学模型,引入弹簧刚度频变特性,对比分析考虑一系螺旋弹簧频变刚度前后车辆动力学性能之间的差异。结果表明,动刚度矩阵法可以精确求解螺旋弹簧随频率变化的动刚度特性,在一阶模态振动频率后弹簧刚度值呈现103等级的剧烈变化,该结果与有限元模型结果一致;一系螺旋弹簧的动态频率特性导致轮轨激励由车轮至构架的振动位移传递率提高到接近于1,而对车体的振动传递率提高到了10-3左右;在整车车辆-轨道动力学计算中,其对轮轨振动影响较小,但车体与构架出现了较高的高频振动能量峰值。包含一系悬挂动刚度的车辆模型更接近实际,为了降低车辆振动,应尽量提高一系螺旋弹簧自振频率并降低动刚度变化幅值。       

利用球形弹簧摆对输电塔风振控制的有限质点法

为了研究球形弹簧摆对输电塔结构的风致振动控制效果,通过分段等刚度梁单元建立输电塔简化模型。给出了空间梁系结构基于Timoshenko梁理论的单元内力计算公式,并应用有限质点法对简化模型及其与球形弹簧摆的耦合系统进行风致响应分析。一方面,球形弹簧摆由于内共振性质实现非线性能量阱,从而增加振动抑制频带的宽度,提高了鲁棒性;另一方面,球形弹簧摆和结构的非线性耦合,使得顺风向的振动能量部分转移到横风向,尽管增大了横风向响应,但是降低了结构的总体响应。计算结果表明球形弹簧摆减振效果非常好,当将其安装在除塔顶外的三个位置时,位移最大值和加速度均方根减振率分别为32.5%~41.7%和35.7%~65.2%。保持质量比和安装位置不变,验证了球形弹簧摆具有较宽的设计频带。使用球形弹簧摆可以显著减小位移标准差,有利于降低结构的疲劳损伤风险。