混合控制隔振方法在船舶振动类课程中的应用

摘要： 船舶主辅机的振动控制是热门课题，在振动类课程的教学中讲授的主要是被动隔振控制方法，本文介绍混合控制方法在船舶辅机振动课程中的应用，分析混合控制方法在双层隔振系统中的隔振效果，比较混合控制和被动控制的传递率曲线。结果表明：双层隔振系统采用混合控制方法明显优于被动隔振系统的隔振效果，丰富了振动类课程中的隔振方法讲授。

关键词： 振动；混合控制；双层隔振

中图分类号：G642.3 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）05-0234-02

0 引言

舰船振动与噪声一直是船舶界研究的热点与重点，各个国家都在消除和隔离舰船的振动与噪声上采取了很多措施。在船舶建造过程中采用防振设计，即对可能存在的振动问题采取合理的设计，包括动力机械的选型及布置，机座轴系的联接设计，螺旋桨推进系统的设计，船舶整体结构的合理配置等。船舶振动发生后，常采取一系列的减振措施：阻尼技术，动力机械的隔振与吸振等[1-2]。

振动类课程通常介绍单层隔振、双层隔振两种隔振形式和被动控制方法。双层隔振是船舶辅机设备振动控制中常用的一种形式[3-4]。主动控制和被动控制联合使用的方法在目前在振动类课程中很少介绍，本文将研究混合控制方法在船舶辅机隔振中的应用，比较混合控制方法和被动控制方法的隔振效果，探索混合控制方法在振动类课程中的应用。

1 船舶辅机混合控制模型

船舶辅机的双层隔振形式如图1所示，其中辅机的质量为4400kg，上层4个减振器的刚度为5970000N/m2，阻尼为13003Nm/s。中间质量块为2200kg，下层4个减振器的刚度为6100000N/m2，阻尼为17980Nm/s。

被动隔振系统的效果主要取决于减振器的布置以及减振器参数。混合控制系统的效果主要由作动器的控制力决定，而控制力取决于具体的控制方案或控制规律的选取。目前常用的控制方法有模糊控制、神经网络控制、开关控制等等，为便宜课程介绍，本文主要研究一种最简单的控制方法-开关控制，其控制力为：

为充分研究各种控制策略对主被动联合隔振系统性能的影响规律，本文将以双层隔振系统中的设备为控制对象，分别以绝对速度（设备相对于基座）与相对速度（设备相对于筏架）为目标实施控制，并且对控制效果及各种参数的影响进行比较与分析。

2 混合控制的效果及参数分析

辅机产生的激振力通过连接设备传递到基座，本文分别分析了在被动控制方法和混合控制方法下的传递率，如图2所示。从图2可见：隔振系统采用混合控制后的隔振效果明显优于被动隔振系统，隔振系统的一阶力传递率降低了11.2dB，二阶力传递率降低了10.2dB，各阶力传递率都有不同程度的降低。

在其它参数不变的情况下，将混合控制系统中作动器的位置由中间质量块的上层移动到下层，系统传递率曲线变化如图3所示。从图3中可以看出：在整个频段内，用于混合控制的作动器安装在上层时系统的隔振效果比作动器安装在下层时的隔振效果要好，其中在前两阶峰值处分别下降了3.8dB和1.8dB。主要原因是作动器位于上层时，作动器提供的力可以直接作用于机体。

3 结论

以双层隔振系统为研究对象，分别研究了混合控制系统和被动隔振系统的隔振效果，结果表明：双层隔振系统采用混合控制明显优于被动隔振系统的隔振效果；混合控制系统中作动器安装在上层时系统的隔振效果比作动器安装在下层时的隔振效果要好，其中在前两阶峰值处分别下降了3.8dB和1.8dB。研究结果丰富了振动类课程中隔振方法，在以后的教学中，可以以此为基础，引导混合控制方法在隔振中的应用。

参考文献：

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