船舶的振動(dòng)與噪聲嚴(yán)重的影響船舶的舒適性以及電子設(shè)備運(yùn)行的可靠性,造成振動(dòng)的一個(gè)重要原因便是螺旋槳的推力脈動(dòng),這種推力脈動(dòng)通過軸、推力軸承、基座從而傳遞至殼體引起振動(dòng),所以通過控制軸系的縱向振動(dòng)來抑制系統(tǒng)振動(dòng)的方法是可行的。目前比較常見的方法多為被動(dòng)減振,主動(dòng)減振較少且多為理論分析,基于壓電材料的主動(dòng)控制則鮮有報(bào)道,因此本文就圍繞壓電材料在軸系縱向振動(dòng)主動(dòng)控制的應(yīng)用探索展開工作,通過參考現(xiàn)有的船舶推進(jìn)軸系裝置,并結(jié)合堆疊式壓電材料設(shè)計(jì)壓電作動(dòng)器,搭建縱向振動(dòng)主動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)平臺進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。內(nèi)容包括平臺的搭建過程,軸系縱向振動(dòng)的特性、堆疊式壓電材料的振動(dòng)特性、PID控制算法的研究。具體的內(nèi)容如下:首先,本文對研究項(xiàng)目的相關(guān)參考文獻(xiàn)進(jìn)行了系統(tǒng)歸納總結(jié),了解了項(xiàng)目的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,這樣對研究項(xiàng)目有一個(gè)整體的認(rèn)識,在此基礎(chǔ)之上利用分布參數(shù)法以及集中質(zhì)量法對軸進(jìn)行建模,了解軸的縱向振動(dòng)特性,為接下來的縱向振動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)提供理論指導(dǎo)。接著利用Labview軟件基于PID控制算法編寫控制程序,以加速度值為控制對象,將IEPE加速度計(jì)測量的數(shù)據(jù)導(dǎo)入控制程序中,計(jì)算與設(shè)定值之間的差值,然后通過PID算法計(jì)算得... 

【文章來源】：華中科技大學(xué)湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：67 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

船舶主推進(jìn)軸系

使得推力軸承的剛度具有時(shí)變特性，會隨著螺旋槳轉(zhuǎn)速的變化而變化，如圖1.4 所示。圖 1.4 油膜剛度變化圖Goodwin[25]在 20 世紀(jì) 40 年代首次提出將共振變換器應(yīng)用于螺旋槳-軸系的振動(dòng)控制，并對軸系振動(dòng)的影響因素共振變換器以及螺旋槳-軸系振動(dòng)特性進(jìn)行了分析。在推力軸承與基座之間安裝共振變換器，通過改變推進(jìn)軸系縱向振動(dòng)的共振條件來達(dá)到減振的目的，Goodwin 的研究十分重要但是采用的模型過于簡單，對軸系和殼體的耦合問題考慮不足。新南威爾大學(xué) Dylejko[26，27]曾經(jīng)為了研究參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)問題，借鑒了 Goodwin 的研究成果，得到了共振變換器在不同的參數(shù)下對應(yīng)的表現(xiàn)效果。Merz[28，29]則把 Goodwin 的模型簡化為桿與彈簧-阻尼模型

圖 1.5 流體動(dòng)力吸振器作用效果圖[37]在作動(dòng)器的材料選擇方面，壓電材料不僅可以作為傳感元件也可以作為驅(qū)常見的有壓電晶體、壓電陶瓷以及壓電聚合物，其中壓電陶瓷的應(yīng)用最為廣著壓電材料的極化方向 1Mv/m 的電場作用下，壓電陶瓷可以產(chǎn)生 0.1%的應(yīng)Pa 的彈性模量，所以壓電材料可以儲存很多能量也可以產(chǎn)生很大的外力。壓應(yīng)變一般較小，因此常常采用堆疊的方法制作壓電驅(qū)動(dòng)器。日本的 Kamad最 早 將 壓 電 驅(qū) 動(dòng) 器 應(yīng) 用 于 框 架 結(jié) 構(gòu) 研 究 ， 他 們 研 究 的 一 個(gè) 大 小 m 25m m 36mm的壓電驅(qū)動(dòng)器，每提供 100V 的電壓可以產(chǎn)生的變形有 30提供 19.6kN 的力，能夠?qū)?4 層、3.7m 高、3000kg 的鋼框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行振動(dòng)實(shí)驗(yàn)，他們采用魯棒控制算法，控制軸向力以及彎曲力矩，將結(jié)構(gòu)的一、二阻尼比提高到了 10%，達(dá)到了振動(dòng)主動(dòng)控制的目的。國內(nèi)很多著名高校如上海交通大學(xué)、哈爾濱工程大學(xué)、華中科技大學(xué)等以及所如中船重工集團(tuán)第七〇一研究所、七〇二研究所等都對這類問題進(jìn)行了統(tǒng)的研究并搭建響應(yīng)的實(shí)驗(yàn)平臺進(jìn)行測試，大大的推進(jìn)了這個(gè)領(lǐng)域的研究進(jìn)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Active vibration control of piezoelectric bonded smart structures using PID algorithm[J]. Zhang Shunqi,Rdiger Schmidt,Qin Xiansheng.  Chinese Journal of Aeronautics. 2015(01)
[2]船舶推進(jìn)軸系縱向振動(dòng)及其控制技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 趙耀,張贛波,李良偉.  中國造船. 2011(04)
[3]推力軸承油膜剛度對軸系—艇體結(jié)構(gòu)耦合振動(dòng)的影響研究[J]. 李棟梁,諶勇,張志誼,華宏星.  噪聲與振動(dòng)控制. 2011(06)
[4]推進(jìn)器激勵(lì)的艇體輻射噪聲及控制技術(shù)研究現(xiàn)狀[J]. 謝基榕,沈順根,吳有生.  中國造船. 2010(04)
[5]減小船舶軸系縱向振動(dòng)的動(dòng)力減振器參數(shù)優(yōu)化[J]. 李良偉,趙耀,陸坡,李天勻.  中國造船. 2010(02)
[6]基于動(dòng)力吸振器的潛艇推進(jìn)軸系軸向減振研究[J]. 劉耀宗,王寧,孟浩,郁殿龍,溫激鴻.  振動(dòng)與沖擊. 2009(05)
[7]被動(dòng)式動(dòng)力吸振技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 劉耀宗,郁殿龍,趙宏剛,溫熙森.  機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2007(03)
[8]潛艇聲隱身技術(shù)進(jìn)展[J]. 何琳.  艦船科學(xué)技術(shù). 2006(S2)
[9]提高潛艇隱身能力的技術(shù)措施[J]. 楊健,吳超,谷陽.  造船技術(shù). 2006(01)
[10]潛艇隱身技術(shù)的發(fā)展[J]. 焦方金.  國防科技. 2003(04)

博士論文
[1]推進(jìn)軸系引起的艇體結(jié)構(gòu)振動(dòng)與輻射噪聲控制研究[D]. 曹貽鵬.哈爾濱工程大學(xué) 2008
[2]船舶軸系振動(dòng)研究[D]. 周春良.哈爾濱工程大學(xué) 2006

碩士論文
[1]自適應(yīng)主動(dòng)隔振的理論和實(shí)驗(yàn)研究[D]. 王俊芳.上海交通大學(xué) 2008



本文編號：3415511