基于以太网通讯的主动隔振系统关键技术研究

摘要

船舶柴油机在运行的过程中所产生的振动不仅会对船体自身结构安全造成影响，也会影响到与之邻近的仪器设备的正常工作。此外，振动所产生的噪声也严重影响到了船员的身心健康。对军用舰船来说，这种振动及噪声更会对其隐蔽性和战斗力造成严重影响。因此，对柴油机所产生的振动进行控制显得尤为重要。传统的被动隔振难以抑制低频振动，且无法适应变化的设备环境状态，对于振动的控制收效甚微。而振动主动控制技术能够根据实时的振动情况，通过一定的控制算法输出相应频率的反振力，对低频振动有较好的抑制效果，是目前振动控制领域的研究热点。 本文以双层隔振平台为研究对象，开展自适应主动隔振技术的研究。以基于次级通道离线辨识的FxLMS算法作为主动控制算法，研究影响算法控制效果的因素，并进行仿真分析。同时，为方便观察实验过程中算法的控制效果，需要对振动情况进行实时监测。对此，运用C#语言在Visual Studio平台上进行上位机接收显示系统的开发，并采用以太网建立上、下位机之间的可靠通讯。 本文的主要工作内容如下： 1）上位机显示系统采用以太网与下位机DSP进行通讯，并在UDP协议的基础上进行应用层协议的可靠性设计。实现上、下位机之间的实时、可靠的传输数据。 2）根据主动隔振系统对上位机软件的功能需求，进行上位机接收显示系统功能划分及显示界面设计。 3）对上位机显示系统的功能进行调试，调试结果表明该上位机系统能实时、可靠的接收并显示下位机采集的振动信号以及辨识数据，此外上位机还拥有对下位机参数进行修改的功能，满足主动隔振实验阶段的需求。 4）对主动隔振系统的自适应控制算法进行研究，选用LMS算法作为次级通道估计模型的辨识算法以及 FxLMS作为自适应的主动控制算法，并在Simulink中进行仿真实验。仿真结果显示使用离线辨识次级通道估计模型的FxLMS算法具有较好的主动控制效果，此外在一定范围内适当的增大控制滤波器阶数以及迭代步长对控制算法的收敛速度以及控制效果均有所提高。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 相关的研究现状

1.3 论文研究内容

第2章 主动隔振系统的通讯开发

2.1 主动隔振系统总体框架

2.2 以太网通讯介绍

2.3 调试软件与下位机通讯协议选择

2.4 基于UDP协议的应用层协议开发

2.5 本章小结

第3章 调试软件功能开发

3.1 C#语言简介

3.2 功能分析与模块设计

3.3 通道辨识界面

3.4 实时曲线界面

3.5 参数配置及存储

3.6 软件功能测试

3.7 本章小结

第4章 控制器自适应控制算法研究

4.1 LMS算法

4.2 FxLMS算法在主动控制中的应用

4.3 次级通道辨识及主动控制仿真实验

4.4 次级通道辨识及主动控制算法的C语言实现

4.5 本章小结

第5章 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

致谢

参考文献