一種船用發動機組主動減振控制系統技術方案

本實用新型專利技術提供一種船用發動機組主動減振控制系統，對柴油發電機組底座支架減振器安裝位置處的振動進行有效地控制，進而控制整個柴油發電機組振動響應向船體結構的傳遞。該系統主要由BE400減振器、慣性式電磁作動器、加速度傳感器、激光轉速傳感器、控制器及過渡鋼板組成，采用自適應主動控制策略，DSP控制器的參考輸入信號由激光轉速傳感器測量柴油機的轉速信號獲得。采用以上技術改進，可以實現在整個傳遞途徑上對振動進行有效地控制，最大限度降低發電機組運轉時對船體產生的負面影響，同時使水下輻射噪聲向有利的方向發展。

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種主動減振控制裝置，具體涉及一種船用發動機組主動減振控制系統。
技術介紹
柴油機及各種泵等旋轉與往復機械是船舶振動噪聲的主要來源之一。這些設備產生的震動噪聲一方面產生艙室噪聲，是影響船舶舒適性的重要因素；另一方面，他們激勵船體產生的水下輻射噪聲會影響海洋考察船的探測距離和結果，更有甚者會影響海洋生態環境。對于軍用艦船而言，這會對其生命力造成極大的威脅。因此人們一直在努力進行這類機械設備振動噪聲的治理和控制。傳統的被動隔振技術如單層隔振、雙層隔振、浮筏隔振等能有效地隔離船舶機械設備振動向基礎的傳遞，已經在船舶領域得到了廣泛的應用。但與其它振動被動控制技術一樣，被動隔振技術也有其難以克服的缺點。如當結構確定以后，隔振效果就確定，無法適應外擾頻率的變化；由于受結構的限制對低頻振動的隔離效果不明顯等等。因此被動隔振技術難以滿足人們對振動日益嚴格的要求。為了獲得更好的減振效果，研究人員開始關注主動隔振技術。Mitsuhashi等人早在上個世紀80年代就針對一臺實船柴油機采用液壓伺服系統進行了主動隔振技術的研究。作者及所在的課題組也進行了類似的工作，采用液壓作動器針對實際柴油機在實驗室環境下進行了主動隔振技術的理論和實驗研究，與采用自學習算法不同的是采用了自適應控制算法。Moriyuki等人針對一臺柴油發電機組采用電磁式作動器進行了主動隔振技術的研究和探討。Winberg和Hansen等人承擔了澳大利亞海軍的咨詢項目，以柯林斯級潛艇的柴油發電機組為應用背景，針對其一個隔振基腳進行了主動隔振的模擬試驗研究。其采用的是慣性式電磁作動器。Winberg后來將這種慣性式電磁作動器應用到一艘豪華游艇上，對其推進主機進行了實船的主動隔振實驗。Moriyuki等人比較了不同類型作動器的隔振性能。他們認為，文獻采用的液壓作動系統的頻率響應范圍一般較低，所以非控制頻帶內的振動響應會通過液壓油向基礎傳遞。本技術的研究也表明液壓隔振系統在系統頻響范圍內能取得很好的控制效果，但由于非線性因素的影響會放大高頻的振動。在此基礎上，本技術針對液壓作動器的非線性因素進行了非線性控制研究，有效地抑制了高頻振動響應的放大。目前國際上開始在實船上應用主動隔振技術，已經有商業化的主動隔振基礎出現。國內在這方面的研究整體上還處于實驗室研究階段。本技術是在原有柴油發電機組的基礎上，采用單層隔振控制裝置，對發電機運轉所造成的振動進行有效控制。
技術實現思路
本技術的目的在于克服現有技術的不足，提供一種船用發動機組主動減振控制系統，對柴油發電機組底座支架減振器安裝位置處的振動進行有效地控制，進而控制整個柴油發電機組振動響應向船體結構的傳遞。為實現上述目的，本技術的技術方案是：一種船用發動機組主動減振控制系統，主要由6個BE400減振器（1）、6個慣性式電磁作動器（3）、12個加速度傳感器（4）、激光轉速傳感器（5）、DSP控制器及過渡鋼板（2）組成，采用6輸入6輸出的自適應主動控制策略，DSP控制器11的參考輸入信號由激光轉速傳感器（5）測量柴油機的轉速信號獲得。所述6個BE400減振器（1）將上方的整個柴油發電機組與船體結構相連。所述6個慣性式電磁作動器（）3分別通過16mm的過渡鋼板（2）安裝在6個減振器（1）的上方。所述6個減振器的安裝螺栓（6）上布置了6個加速度傳感器（4）作為主動控制系統的誤差信號傳感器。所述6個減振器（1）的下方船體支架結構上對應位置也安裝了6個加速度傳感器（4）左右監控信號。所述激光轉速傳感器（5）安裝在柴油機與發電機之間的軸段上，用以測量與柴油機轉速有關的周期信號；所述DSP控制器（11）的6個輸出分別驅動對應位置的慣性式作動器（3）工作，以有效控制減振器上柴油發電機組底座支架的振動相應。所述DSP控制器（11）由功率放大器（7）進一步集成高通濾波器（8）、低通濾波器（9）、加速度信號調理及激光轉速傳感器輸出信號的調理功能構成。采用以上技術改進，可以實現在整個傳遞途徑上對振動進行有效地控制，最終使水下輻射噪聲向有利的方向發展。附圖說明附圖1：柴油發電機組振動主動控制系統結構圖。附圖2：柴油發電機組振動主動控制系統線路圖。具體實施方式下面結合附圖和實施例對本技術作進一步的說明，但不構成對本技術的任何限制。由于整個柴油發電機組僅通過6個BE400的減振器（1）與船體結構相連，可以認為如果把柴油發電機組底座支架減振器（1）安裝位置處的振動進行了有效地控制，則可以控制整個柴油發電機組振動響應向船體結構的傳遞。所以振動主動控制系統采用6個慣性式電磁作動器（3），通過16mm的過渡鋼板（2）安裝在6個減振器（1）的上方，在減振器（1）的安裝螺栓（6）上布置了6個加速度傳感器（4）作為主動控制系統的誤差信號傳感器，同時在減振器（1）下方的船體支架結構上對應位置也安裝了6個加速度傳感器（4）作為監控信號，整個主動控制系統作動器和傳感器的布置如附圖1所示。整個振動主動控制系統的線路圖可見附圖2。其中功率放大器（7）還集成了高通濾波器（8）、低通濾波器（9）、加速度信號調理及激光轉速傳感器輸出信號的調理功能，構成了一個集成化的振動主動控制（AVC-Ac-tive Vibration Control）用控制器（11）。如附圖1、2所示，在柴油機與發電機之間的軸段上安裝一個激光轉速傳感器（5），可以測量得到一個與柴油機轉速有關的周期信號，這個周期信號經過低通濾波器（9），可以得到一組關心頻帶內包含柴油機基頻及各階諧頻的簡諧信號。這個信號幅值穩定，是較為理想的自適應前饋控制的參考輸入信號。取減振器（1）上方的6個加速度傳感器信號作為誤差信號，采用6輸入6輸出的基于濾波x-LMS自適應算法的控制策略，DSP控制器（11）的6個輸出分別驅動對應位置的慣性式作動器工作，最終達到有效控制減振器（1）上柴油發電機組底座支架的振動響應的目的。以上描述了本技術的基本原理和主要特征，本行業的技術人員應該了解。本技術不受上述實施例的限制。上述事實里和說明書中描述的只是說明本技術的原理，在不脫離本技術精神和范圍的前提下，本技術還會有各種變化和改進，這些變化和改進都處于要求保護的范圍內。本使用新型要求保護的范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種船用發動機組主動減振控制系統，其特征在于：所述船用發動機組主動減振控制系統主要由6個BE400減振器（1）、6個慣性式電磁作動器（3）、12個加速度傳感器（4）、激光轉速傳感器（5）、DSP控制器及過渡鋼板（2）組成，采用6輸入6輸出的自適應主動控制策略，DSP控制器（11）的參考輸入信號由激光轉速傳感器（5）測量柴油機的轉速信號獲得。

【技術特征摘要】
1.一種船用發動機組主動減振控制系統，其特征在于：所述船用發動機組主動減振控制系統主要由6個BE400減振器（1）、6個慣性式電磁作動器（3）、12個加速度傳感器（4）、激光轉速傳感器（5）、DSP控制器及過渡鋼板（2）組成，采用6輸入6輸出的自適應主動控制策略，DSP控制器（11）的參考輸入信號由激光轉速傳感器（5）測量柴油機的轉速信號獲得。2.根據權利要求1 所述的船用發動機組主動減振控制系統，其特征在于：所述6個慣性式電磁作動器（3）分別通過16mm的過渡鋼板（2）安裝在6個減振器（1）的上方。3....

【專利技術屬性】
技術研發人員：李鋒，
申請(專利權)人：玉林市恒偉機械制造有限公司，
類型：新型
國別省市：廣西;45