舷侧阵声纳安装平台隔振系统振动控制技术研究

论文题目: 舷侧阵声纳安装平台隔振系统振动控制技术研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 机械制造及其自动化

作者: 陈定中

导师: 程耀东,魏燕定

关键词: 舷侧阵声纳安装平台,振动控制,最大熵,超磁致驱动器,模型,神经网络,遗传算法

文献来源: 浙江大学

发表年度: 2005

论文摘要: 针对舷侧阵声纳安装平台隔振系统减隔振控制问题，结合国防预研基金项目的研究任务，本文对舷侧阵声纳安装平台振动控制技术进行了系统、深入地研究。 (1)采用两级隔振的思想，用弹簧和橡胶垫等作为被动隔振元件以隔离高频振动，以驱动器作为主动控制器以抑制中低频振动，设计并制作了舷侧阵声纳安装平台隔振系统。针对声纳安装平台被动隔振参数优化问题，推导了声纳安装平台隔振系统中平台板对舷侧振动加速度传递函数，以该加速度传递率作为目标函数，引入最大熵原理，并结合遗传算法，提出了一种混合优化方法，对声纳安装平台被动隔振参数进行了优化。 (2)分析了超磁致伸缩材料的工作特性，设计制作了作为主动控制器的超磁致伸缩驱动器，实验测试了驱动器的特性。建立了超磁致伸缩驱动器的Preisach模型，在遗传算法(Genetic Algorithm)与误差反向传播(Back Propagation)神经网络结构模型相结合的基础上，设计了用遗传算法优化神经网络结构和权重的新方法，对超磁致伸缩驱动器的Preisach模型进行了辨识。提出了基于迭代自学习控制(ILC)策略的线性化方法，该方法可实现动态线性化补偿，对超磁致伸缩驱动器迟滞输出进行了线性化。 (3)分析了流场特性及声纳安装平台隔振系统与流体的流固耦合作用，建立了在流固耦合作用下声纳安装平台隔振系统的动力学方程。分析了舰船舷侧振动作用下隔振系统的传递率，给出了隔振系统的振动传递率计算公式。系统地研究了声纳安装平台隔振系统加速度反馈、速度反馈和位移反馈对隔振系统振动传递率的影响，寻找到了最优的反馈。 (4)研究了基于LMI的鲁棒控制器的设计方法及控制律，设计了用于舷侧阵声纳安装平台隔振系统的H-控制器。在MATLAB环境中对舷侧干扰引起的振动进行了大量的被动、被动与主动相结合控制仿真，仿真研究表明所设计的舷侧阵声纳安装平台隔振系统具有良好的鲁棒稳定性、抗干扰能力，可在比较宽的频率范围内抑制舷侧振动干扰，效果显著。 (5)研制开发了以PC机为核心的舷侧阵声纳安装平台隔振系统控制的实验系统，进行了相应的硬件设计，并开发了隔振系统主动控制软件。对声纳安装平台隔振系统进行了正弦激励振动控制实验。比较了被动隔振实验、主动与被动相结合控制实验两种情况下的舷侧阵声纳安装平台隔振系统的隔振效果。实验结果表明被动隔振可以有效抑制中高频振动干扰，但是难以有效抑制低频振动干扰，采用被动与主动相结合时的控制效果有明显的改善，能有效抑制整个频段的振动。

论文目录:

摘要

ABSTRACT

致谢

第一章 引言

1.1 课题研究的背景与意义

1.2 舰船振动噪声源分析

1.2.1 机械设备振动噪声

1.2.2 螺旋桨振动噪声

1.2.3 水动力噪声

1.3 舰船中自身振动与噪声控制

1.3.1 舰船振动、噪声被动控制

1.3.2 舰船振动、噪声主动控制

1.4 智能材料在舰船振动与噪声主动控制中的应用

1.4.1 压电材料的应用

1.4.2 电/磁流变液的应用

1.4.3 超磁致伸缩材料的应用

1.4.4 形状记忆合金的应用

1.5 主动振动控制中控制律的研究

1.6 舷侧阵声纳安装平台隔振系统振动控制研究现状

1.7 本文主要研究内容

第二章 舷侧阵声纳安装平台隔振系统设计

2.1 概述

2.1.1 舷侧阵声纳概述

2.1.2 舰船舷侧振动概述

2.1.3 课题对舷侧阵隔振要求

2.2 舷侧阵声纳安装平台隔振系统总体方案设计

2.3 舷侧阵声纳安装平台被动隔振系统参数优化

2.3.1 被动隔振系统模型

2.3.2 舷侧阵声纳安装平台被动隔振系统响应分析

2.3.3 舷侧阵声纳安装平台被动隔振系统参数优化

2.3.4 参数优化的结果

2.4 本章小结

第三章 舷侧阵声纳安装平台隔振系统主动驱动器设计

3.1 概述

3.2 超磁致伸缩驱动器的设计

3.2.1 超磁致伸缩驱动器的基本结构

3.2.2 超磁致伸缩棒的设计

3.2.3 激励线圈设计

3.2.4 偏置磁场设置

3.3 超磁致伸缩驱动器的特性测试

3.3.1 预压力—位移

3.3.2 输出位移与驱动力的关系

3.3.3 迟滞特性

3.4 超磁致伸缩驱动器的转换模型与分析

3.4.1 超磁致非线性建模概述

3.4.2 超磁致伸缩驱动器Preisach模型

3.4.3 Preisach平面

3.4.4 Preisach模型的实现

3.5 基于遗传算法与神经网络的Preisach模型权函数辨识

3.5.1 BP神经网络的建立

3.5.2 用遗传算法优化BP神经网络

3.5.3 计算结果及分析

3.6 基于ILC的超磁致伸缩驱动器输出线性化

3.6.1 线性化

3.6.2 实验结果及分析

3.7 本章小结

第四章 舷侧阵声纳安装平台隔振系统流固耦合分析

4.1 概述

4.2 舷侧阵声纳安装平台隔振系统流固耦合分析

4.2.1 流体动压力计算

4.2.2 节点动压力

4.2.3 等效节点载荷

4.2.4 舷侧阵声纳安装平台隔振系统耦合振动方程

4.3 被动隔振系统的振动传递率

4.4 主动隔振系统的振动传递率分析

4.4.1 位移反馈时振动传递率

4.4.2 速度反馈时振动传递率

4.4.3 加速度反馈时振动传递率

4.5 本章小结

第五章 基于LMI的舷侧阵声纳安装平台隔振系统H_∞控制研究

5.1 概述

5.1.1 H_∞控制理论概述

5.1.2 舷侧阵声纳安装平台隔振系统主动控制律选择

5.2 舷侧阵声纳安装平台隔振系统的状态方程

5.3 基于LMI的H_∞控制器设计

5.4 基于LMI的H_∞控制器求解

5.5 舷侧阵声纳安装平台隔振系统的H_∞控制闭环系统稳定性分析

5.6 舷侧阵声纳安装平台隔振系统的H_∞控制仿真研究

5.7 本章小结

第六章 舷侧阵声纳安装平台隔振系统实验研究

6.1 隔振系统主动控制实验系统

6.1.1 实验系统硬件设计

6.1.2 主动控制系统软件设计

6.2 舷侧阵声纳安装平台隔振系统振动控制实验研究

6.3 本章小结

第七章 结论与展望

7.1 主要工作及结论

7.2 展望

参考文献

攻博期间发表和录用的论文及参加科研情况

发布时间: 2006-11-22

参考文献

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• [2].基于声子晶体的多层周期性隔振系统理论与方法研究[D]. 王勇.华中科技大学2006
• [3].非线性隔振抗冲器的设计与建模研究[D]. 丁旭杰.上海交通大学2008
• [4].舱筏隔振系统声学设计及优化、控制[D]. 黄修长.上海交通大学2011
• [5].带有动力吸振器浮筏隔振系统的减振特性研究[D]. 张鲲.中国科学技术大学2008
• [6].六自由度磁悬浮隔振系统及其力学特性研究[D]. 武倩倩.哈尔滨工业大学2016
• [7].基于Volterra级数理论的整星隔振系统非线性特性研究[D]. 谭立军.哈尔滨工业大学2014
• [8].高性能主动隔振系统结构动力学分析与设计研究[D]. 李子龙.华中科技大学2015
• [9].正负刚度并联精密主动隔振系统研究[D]. 吴文江.华中科技大学2014
• [10].浮筏减振降噪理论研究及仿真[D]. 巫影.武汉理工大学2002

相关论文

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• [4].浮筏减振降噪理论研究及仿真[D]. 巫影.武汉理工大学2002
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• [6].动载体成像振动主动控制技术的研究[D]. 张葆.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）2004
• [7].基于GMM的低频大功率井下声发生器的应用基础研究[D]. 李明范.浙江大学2006
• [8].超磁致伸缩执行器的基础理论与实验研究[D]. 唐志峰.浙江大学2005
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• [10].舰艇减振降噪系统中的混沌隔振技术研究[D]. 朱石坚.国防科学技术大学2006

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