船用磁悬浮主动隔振器鲁棒性研究

摘要

振动噪声是影响海军舰船战斗力的一个重要因素，传统的振动控制方法是以被动隔振为主，低频段的隔振性能较差，且对隔振对象的状态变化和振源的变化没有较强的适应性。而主动隔振具有对低频段振动隔离性能好、对外界变化适应性强等优点，已经成为隔振研究的热点。本文研究对象是经过改进的第4版船用磁悬浮主动隔振器，针对舰船舱室的特殊应用环境，开展了主动隔振控制及其鲁棒性相关的理论与实验研究。
　　 介绍了第4版船用磁悬浮主动隔振器及实验系统的设计情况，设计了隔振器初级通道和次级通道的建模实验，并利用LMS(Least Means Square)算法辨识得到了第4版磁悬浮主动隔振器两个通道5．0Hz～11．0Hz内60个频率点较为精确的有限脉冲响应序列模型。
　　 详细分析了舰船隔振器典型的工作环境，得到了影响隔振器稳定性的主要外部因素是环境噪声干扰和冲击干扰，采用第2章实验建模得到的第4版磁悬浮主动隔振器初级通道和次级通道脉冲响应模型进行了滤波x—LMS(Filtered—x Least Mean Square)控制算法仿真。仿真结果验证了脉冲响应模型的有效性，也证明了在环境噪声干扰和冲击干扰的影响下，采用自适应前馈控制算法的磁悬浮主动隔振器具有很强的鲁棒性。
　　 为了进一步提高船用磁悬浮主动隔振器的性能和鲁棒性，本文给出了一种变步长归一化LMS控制算法，该算法不需要次级通道模型。在500kg负载模拟隔振实验系统上进行了冲击干扰实验和负载突变实验。实验结果证明，在变步长归一化LMS算法控制下，5．0Hz～25．0Hz频段内隔振器不仅收敛速度快，隔振效果好，而且抗冲击性好，具有较强的鲁棒性，能够适应复杂的舰船舱室环境。

目录

文摘

英文文摘

图目录

第1章 绪论

1.1 引言

1.2 主动隔振技术发展及研究现状

1.3 本文的主要内容

第2章 磁悬浮主动隔振器建模研究

2.1 第4版磁悬浮主动隔振器设计

2.2 第4版磁悬浮主动隔振器实验建模

2.2.1 实验系统构成

2.2.2 实验建模原理

2.2.3 建模实验步骤

2.2.4 实验结果分析

2.3 本章小结

第3章 磁悬浮主动隔振器鲁棒性仿真研究

3.1 隔振器工作环境分析

3.2 滤波x-LMS算法鲁棒性仿真分析

3.2.1 滤波x-LMS算法介绍

3.2.2 脉冲响应序列长度对滤波x-LMS算法的影响

3.2.3 顶部冲击干扰对滤波x-LMS算法的影响

3.2.4 底部冲击干扰对滤波x-LMS算法的影响

3.3 本章小结

第4章 磁悬浮主动隔振器鲁棒性实验研究

4.1 隔振器模拟实验系统

4.1.1 实验系统组成

4.1.2 变步长归一化LMS算法

4.2 鲁棒性实验

4.2.1 冲击干扰实验

4.2.2 负载突变实验

4.3 本章小结

第5章 结束语

5.1 本文的主要工作和贡献

5.2 在本研究方向上进一步的工作展望

5.3 工作心得体会

参考文献

附录

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文