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舷侧阵声纳安装平台隔振系统振动控制技术研究

陈定中  
【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。


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