基于機(jī)械作動器的振動主動控制技術(shù)研究.pdf

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

2、的研究。主要有以下幾個方面： 系統(tǒng)地闡述了主動消振的基本原理，建立了主動消振的數(shù)學(xué)模型，并通過對船舶振動特性進(jìn)行的的定性和定量的分析，論述了主動消振技術(shù)在船舶振動控制上應(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。這種機(jī)械作動器能夠利用兩個反向旋轉(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、心距離來實現(xiàn)的。它不但可用于主動消振，還可應(yīng)用于主動吸振。 以可調(diào)節(jié)力機(jī)械作動器為基礎(chǔ)，設(shè)計了適用于船舶主動消振的控制系統(tǒng)。它主要由QMAC運(yùn)動控制器和上位工控機(jī)組成，通過精確地控制兩臺交流伺服電機(jī)的運(yùn)動，能夠使可調(diào)節(jié)力機(jī)械作動器在受控結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生所需的控制力。 結(jié)合可調(diào)節(jié)力機(jī)械作動器及其控制系統(tǒng)的實際需要，依據(jù)船舶振動和自動控制理論，提出了調(diào)相解析法、動態(tài)補(bǔ)償自尋最優(yōu)法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制法等3種有一定獨創(chuàng)性的控制算法。它們都

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