CN205707265U - 一种船用发动机组主动减振控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种船用发动机组主动减振控制系统，对柴油发电机组底座支架减振器安装位置处的振动进行有效地控制，进而控制整个柴油发电机组振动响应向船体结构的传递。该系统主要由BE400减振器、惯性式电磁作动器、加速度传感器、激光转速传感器、控制器及过渡钢板组成，采用自适应主动控制策略，DSP控制器的参考输入信号由激光转速传感器测量柴油机的转速信号获得。采用以上技术改进，可以实现在整个传递途径上对振动进行有效地控制，最大限度降低发电机组运转时对船体产生的负面影响，同时使水下辐射噪声向有利的方向发展。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种主动减振控制装置，具体涉及一种船用发动机组主动减振控制系统。
背景技术
柴油机及各种泵等旋转与往复机械是船舶振动噪声的主要来源之一。这些设备产生的震动噪声一方面产生舱室噪声，是影响船舶舒适性的重要因素；另一方面，他们激励船体产生的水下辐射噪声会影响海洋考察船的探测距离和结果，更有甚者会影响海洋生态环境。对于军用舰船而言，这会对其生命力造成极大的威胁。因此人们一直在努力进行这类机械设备振动噪声的治理和控制。
传统的被动隔振技术如单层隔振、双层隔振、浮筏隔振等能有效地隔离船舶机械设备振动向基础的传递，已经在船舶领域得到了广泛的应用。但与其它振动被动控制技术一样，被动隔振技术也有其难以克服的缺点。如当结构确定以后，隔振效果就确定，无法适应外扰频率的变化；由于受结构的限制对低频振动的隔离效果不明显等等。因此被动隔振技术难以满足人们对振动日益严格的要求。
为了获得更好的减振效果，研究人员开始关注主动隔振技术。Mitsuhashi等人早在上个世纪80年代就针对一台实船柴油机采用液压伺服系统进行了主动隔振技术的研究。作者及所在的课题组也进行了类似的工作，采用液压作动器针对实际柴油机在实验室环境下进行了主动隔振技术的理论和实验研究，与采用自学习算法不同的是采用了自适应控制算法。Moriyuki等人针对一台柴油发电机组采用电磁式作动器进行了主动隔振技术的研究和探讨。Winberg和Hansen等人承担了澳大利亚海军的咨询项目，以柯林斯级潜艇的柴油发电机组为应用背景，针对其一个隔振基脚进行了主动隔振的模拟试验研究。其采用的是惯性式电磁作动器。Winberg后来将这种惯性式电磁作动器应用到一艘豪华游艇上，对其推进主机进行了实船的主动隔振实验。
Moriyuki等人比较了不同类型作动器的隔振性能。他们认为，文献采用的液压作动系统的频率响应范围一般较低，所以非控制频带内的振动响应会通过液压油向基础传递。本实用新型的研究也表明液压隔振系统在系统频响范围内能取得很好的控制效果，但由于非线性因素的影响会放大高频的振动。在此基础上，本实用新型针对液压作动器的非线性因素进行了非线性控制研究，有效地抑制了高频振动响应的放大。
目前国际上开始在实船上应用主动隔振技术，已经有商业化的主动隔振基础出现。国内在这方面的研究整体上还处于实验室研究阶段。本实用新型是在原有柴油发电机组的基础上，采用单层隔振控制装置，对发电机运转所造成的振动进行有效控制。
发明内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种船用发动机组主动减振控制系统，对柴油发电机组底座支架减振器安装位置处的振动进行有效地控制，进而控制整个柴油发电机组振动响应向船体结构的传递。
为实现上述目的，本实用新型的技术方案是：
一种船用发动机组主动减振控制系统，主要由6个BE400减振器（1）、6个惯性式电磁作动器（3）、12个加速度传感器（4）、激光转速传感器（5）、DSP控制器及过渡钢板（2）组成，采用6输入6输出的自适应主动控制策略，DSP控制器11的参考输入信号由激光转速传感器（5）测量柴油机的转速信号获得。
所述6个BE400减振器（1）将上方的整个柴油发电机组与船体结构相连。
所述6个惯性式电磁作动器（）3分别通过16mm的过渡钢板（2）安装在6个减振器（1）的上方。
所述6个减振器的安装螺栓（6）上布置了6个加速度传感器（4）作为主动控制系统的误差信号传感器。
所述6个减振器（1）的下方船体支架结构上对应位置也安装了6个加速度传感器（4）左右监控信号。
所述激光转速传感器（5）安装在柴油机与发电机之间的轴段上，用以测量与柴油机转速有关的周期信号；
所述DSP控制器（11）的6个输出分别驱动对应位置的惯性式作动器（3）工作，以有效控制减振器上柴油发电机组底座支架的振动相应。
所述DSP控制器（11）由功率放大器（7）进一步集成高通滤波器（8）、低通滤波器（9）、加速度信号调理及激光转速传感器输出信号的调理功能构成。
采用以上技术改进，可以实现在整个传递途径上对振动进行有效地控制，最终使水下辐射噪声向有利的方向发展。
附图说明
附图1：柴油发电机组振动主动控制系统结构图。
附图2：柴油发电机组振动主动控制系统线路图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明，但不构成对本实用新型的任何限制。
由于整个柴油发电机组仅通过6个BE400的减振器（1）与船体结构相连，可以认为如果把柴油发电机组底座支架减振器（1）安装位置处的振动进行了有效地控制，则可以控制整个柴油发电机组振动响应向船体结构的传递。所以振动主动控制系统采用6个惯性式电磁作动器（3），通过16mm的过渡钢板（2）安装在6个减振器（1）的上方，在减振器（1）的安装螺栓（6）上布置了6个加速度传感器（4）作为主动控制系统的误差信号传感器，同时在减振器（1）下方的船体支架结构上对应位置也安装了6个加速度传感器（4）作为监控信号，整个主动控制系统作动器和传感器的布置如附图1所示。
整个振动主动控制系统的线路图可见附图2。其中功率放大器（7）还集成了高通滤波器（8）、低通滤波器（9）、加速度信号调理及激光转速传感器输出信号的调理功能，构成了一个集成化的振动主动控制（AVC-Ac-tive Vibration
Control）用控制器（11）。
如附图1、2所示，在柴油机与发电机之间的轴段上安装一个激光转速传感器（5），可以测量得到一个与柴油机转速有关的周期信号，这个周期信号经过低通滤波器（9），可以得到一组关心频带内包含柴油机基频及各阶谐频的简谐信号。这个信号幅值稳定，是较为理想的自适应前馈控制的参考输入信号。
取减振器（1）上方的6个加速度传感器信号作为误差信号，采用6输入6输出的基于滤波x-LMS自适应算法的控制策略，DSP控制器（11）的6个输出分别驱动对应位置的惯性式作动器工作，最终达到有效控制减振器（1）上柴油发电机组底座支架的振动响应的目的。
以上描述了本实用新型的基本原理和主要特征，本行业的技术人员应该了解。本实用新型不受上述实施例的限制。上述事实里和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都处于要求保护的范围内。本使用新型要求保护的范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (5)
1.一种船用发动机组主动减振控制系统，其特征在于：所述船用发动机组主动减振控制系统主要由6个BE400减振器（1）、6个惯性式电磁作动器（3）、12个加速度传感器（4）、激光转速传感器（5）、DSP控制器及过渡钢板（2）组成，采用6输入6输出的自适应主动控制策略，DSP控制器（11）的参考输入信号由激光转速传感器（5）测量柴油机的转速信号获得。
2.根据权利要求1 所述的船用发动机组主动减振控制系统，其特征在于：所述6个惯性式电磁作动器（3）分别通过16mm的过渡钢板（2）安装在6个减振器（1）的上方。
3.根据权利要求1 所述的船用发动机组主动减振控制系统，其特征在于：所述6个减振器的安装螺栓（6）上布置了6个加速度传感器（4）作为主动控制系统的误差信号传感器。
4.根据权利要求1 所述的船用发动机组主动减振控制系统，其特征在于：所述6个减振器（1）的下方船体支架结构上对应位置也安装了6个加速度传感器（4）左右监控信号。
5.根据权利要求1 所述的船用发动机组主动减振控制系统，其特征在于：所述DSP控制器（11）的6个输出分别驱动对应位置的惯性式作动器（3）工作，以有效控制减振器上柴油发电机组底座支架的振动相应。
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