磁懸浮浮筏主動隔振系統剛度匹配機理的研究

《磁懸浮浮筏主動隔振系統剛度匹配機理的研究》是依託武漢理工大學，由張錦光擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：磁懸浮浮筏主動隔振系統剛度匹配機理的研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：張錦光
• 依託單位：武漢理工大學

項目摘要

潛艇在我國國防建設中具有重要的戰略意義，潛艇的靜音能力是衡量戰鬥力的主要指標之一，降低動力噪聲的主要手段是採用浮筏隔振技術，但浮筏隔振無法克服低頻減振能力差的難題，本項目提出引入磁懸浮作動器構成磁懸浮浮筏主動隔振系統加以解決。傳統磁懸浮支承是進行平衡位置控制，而磁懸浮作動器是進行剛度阻尼調節，只有對基於剛度阻尼控制的磁懸浮作動器的相關問題進行研究，才能將磁懸浮作動器與浮筏結合套用於潛艇隔振系統中。本項目擬通過理論與實驗相結合的方法，探索磁懸浮支承技術在浮筏隔振套用中引發的新問題，研究基於剛度控制的磁懸浮作動器模型的建立、研究磁懸浮作動器剛度阻尼對浮筏系統振動特性的影響、研究磁懸浮作動器與浮筏的剛度匹配規律、研究基於剛度匹配策略的磁懸浮作動器的控制方法，構建磁懸浮浮筏主動隔振系統的設計理論與設計方法，為磁懸浮作動器套用於隔振系統奠定理論基礎，為提高我國潛艇聲隱身技術水平和國防事業作出貢獻。

結題摘要

潛艇在我國國防建設中具有重要的戰略意義，潛艇的靜音能力是衡量戰鬥力的主要指標之一，降低動力噪聲的主要手段是採用浮筏隔振技術，但浮筏隔振無法克服低頻減振能力差的難題。本項目提出磁懸浮作動器與浮筏結合使用的“磁懸浮浮筏主動隔振系統”，即在振源與受控對象之間增加能夠進行主動控制的磁懸浮作動器，綜合利用浮筏隔振和磁懸浮作動器隔振的優點，改進隔振系統的隔振降噪效果，解決浮筏隔振無法對低頻振動進行衰減的問題。 本項目通過理論與實驗相結合的方法，建立了基於剛度控制的磁懸浮作動器的理論模型和仿真模型，研究了影響其剛度變化的因素；根據理論研究和計算機仿真分析結果，完成了可變剛度電磁-空氣彈簧混合隔振器的分析設計，設計了一種新型結構的氣磁主被動混合隔振器；綜合考慮空氣彈簧承載能力大和磁懸浮隔振器能夠抑制空氣彈簧低頻共振的特點，推導出了空氣彈簧剛度與磁懸浮隔振器位移剛度間的關係；研究了氣磁主被動混合隔振器的設計準則；依據該設計準則進行了實例設計；空氣彈簧和磁懸浮隔振器的剛度取不同值時，對氣磁主被動混合隔振系統的固有頻率和力傳遞率進行了仿真分析，結果表明增大磁懸浮隔振器剛度的絕對值或降低空氣彈簧的剛度值，可以達到更好的隔振效果。通過研究所獲得的空氣彈簧與磁懸浮隔振器間的剛度匹配策略和剛度設計準則，是磁懸浮浮筏主動隔振系統設計的關鍵。 本項目研製了磁懸浮浮筏主動隔振系統實驗裝置，進行了磁懸浮主動隔振系統模型辨識研究，研究了磁懸浮浮筏主動隔振系統控制方法，如自適應前饋控制方法、H∞控制方法、模糊控制方法和LQR控制方法等。 本項目在磁懸浮浮筏主動隔振系統實驗裝置上採用自適應前饋和H∞等控制方法開展了控制系統性能實驗研究，進行了單激勵源單通道、多激勵源單通道和單激勵源多通道等控制實驗，實驗結果與仿真結果基本一致，實驗取得了明顯的減振效果。 上述研究工作為磁懸浮浮筏主動隔振系統的設計和套用奠定了理論基礎。