弹性基础浮筏隔振系统同步定相振动控制研究

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作为一类振动噪声控制方法,同步定相控制技术已在飞机舱室噪声控制领域得到了充分发展及应用。由于其仅对系统中原有设备的相位进行调整,对承载多台设备的船舶浮筏隔振系统而言不失为一种简单有效的振动控制方式,可在相当程度上弥补传统被动控制和半主动/主动控制技术的不足。目前对同步定相振动控制的研究仍处在较为初级的阶段,存在如系统理论建模较简单、振源影响因素分析不够全面、无法实现在线实时控制等问题。本文围绕多激励源弹性基础浮筏隔振系统,就同步定相控制方法影响因素、相位自适应在线寻优算法开展理论分析和试验研究,旨在推进同步定相控制技术在船舶机械设备振动控制领域的应用。本文主要研究工作如下:
  结合有限元频响函数法与阻抗/导纳综合法,对弹性基础上的多激励源浮筏隔振系统进行了动力学建模。在实验室条件下搭建浮筏隔振系统的模拟实验台架,对台架进行的实验和理论模态分析表明了本文建立的理论模型的准确性,为后续同步定相振动控制分析提供了模型基础。
  基于多激励源弹性基础浮筏隔振系统理论模型,对同步定相振动控制进行了影响因素分析。通过合理选择评价目标函数,分析了不同激励源参数,如振源数目和位置、激励方向及作用形式、幅值比等对同步定相振动控制效果及最优相位角取值的影响。
  为实现同步定相控制在线相位寻优,提出一种基于传统FxLMS算法的自适应调相控制策略。引入调相滤波器,根据原控制滤波器输出信号与参考信号的相位差对其权向量进行修整,实现对参考信号的相位调节,达到了相位寻优的目的。同时,在误差信号中引入调相和控制滤波器通过误差通道滤波器的输出,可有效解决期望信号与参考信号幅值不等时,控制滤波器输出信号难以收敛的问题。利用Simulink模块进行双机和多机同步定相振动的控制仿真,同时进行了基于双电机工作实验台架的实验研究,初步验证了同步定相方法和调相算法的可行性。
  基于搭建的浮筏隔振系统模拟台架,以电磁式惯性作动器模拟工作设备,以TMS320C6748型DSP板作为控制器核心,构建了浮筏隔振同步定相在线实时控制系统,应用本文提出的自适应调相算法,进行了同步定相多机多工况振动控制实验研究。实验结果表明,本文提出的自适应调相算法可以实现多通道耦合信号相位的在线寻优,浮筏隔振系统基础结构的振动衰减量最高可达23.4dB,验证了理论分析的准确性和自适应调相算法的可行性。
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