氣囊支撐浮筏隔振系統(tǒng)的姿態(tài)控制研究.pdf

1、采用氣囊隔振器的浮筏裝置，因其良好的低頻隔振性能，目前已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于艦船動(dòng)力裝置中，顯著改善了艦船的隱身性能。但由于氣囊本身的緩慢漏氣及外界擾動(dòng)的影響，浮筏會(huì)偏離其平衡姿態(tài)，導(dǎo)致輸出軸軸系產(chǎn)生對(duì)中偏差，同時(shí)與浮筏連接的管系產(chǎn)生扭曲變形，引起隔振效果降低，甚至威脅設(shè)備安全，因此需要采取一定的控制策略來保持高精度的筏體姿態(tài)平衡。本文以某型艇主推進(jìn)裝置的氣囊支撐浮筏隔振裝置為研究對(duì)象，通過對(duì)支撐氣囊進(jìn)行充、排氣來調(diào)整浮筏姿態(tài)，開展姿態(tài)控制策

2、略的研究。
　　本文首先對(duì)采用囊式大載荷氣囊隔振器的浮筏隔振裝置進(jìn)行了特性分析，介紹了其各部分的組成和工作原理。以德國(guó)倍福嵌入式PC為核心，構(gòu)建了基于PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線的控制框架，制定了控制系統(tǒng)的方案及其功能組成，完成了電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。其次，對(duì)氣囊隔振器的特性進(jìn)行分析，建立了浮筏隔振裝置的姿態(tài)模型。通過引入氣囊壓力的最小方差約束實(shí)現(xiàn)了浮筏姿態(tài)控制超靜定問題的求解，進(jìn)而得到氣囊的最優(yōu)壓力分布。在控制系統(tǒng)無法進(jìn)行精確解耦的前提下

3、，提出了基于最優(yōu)壓力分布的氣囊耦合特性識(shí)別方法，以便準(zhǔn)確地選擇需要操作的氣囊。隨后，設(shè)計(jì)了一種基于最優(yōu)壓力分布和耦合特性識(shí)別的浮筏姿態(tài)控制策略，以進(jìn)一步提高姿態(tài)調(diào)整的速度和減小調(diào)整過程浮筏的振蕩。該策略將調(diào)整過程分為高度調(diào)整和水平姿態(tài)調(diào)整兩個(gè)階段：前一階段采用模糊控制確定氣囊隔振器的充排氣時(shí)間，快速將浮筏調(diào)整到輸出軸對(duì)中高度；后一階段以“高排低充”的策略調(diào)整浮筏水平姿態(tài)。仿真結(jié)果驗(yàn)證了本文所提控制策略的快速性和準(zhǔn)確性。最后，搭建了某型艇