机电作动器(EMA)驱动转鳍机构的研究

减摇鳍是人为减小船舶在海浪中横摇最通用、最有效的方法,现今减摇鳍转鳍驱动机构绝大部分利用的是电液伺服作动系统。与电液伺服作动系统,甚至与电动静液作动器(EHA)相比,机电作动器(EMA)具有结构简单、可靠性强和效率高等诸多优势。以现有GJB2860-97型号转鳍作动器为背景,设计一种驱动转鳍机构的大功率机电作动器。阐述了从结构设计到建模仿真的过程,对机电作动器进行详细的集成化设计,分别利用Solidworks及ANSYS软件对机电作动器进行建模仿真,为减摇鳍转鳍驱动机构的全电改造提出了一套设计及建模仿真分析方法。     

基于滑模控制的作动器研究

为有效地消除船甲板由于发动机或螺旋桨不平衡矩所引起的振动,研制了一种新型作动器,其激振频率及激励力幅值均可实现在线调节,由于这种激励幅值的在线调节,使得整个系统的控制方程为非线性,为了消除控制系统参数变化和外部扰动对其跟踪性能的影响,将滑模控制引入其伺服跟踪控制,同时为了减小滑模控制器的颤抖采用了基于趋近律的位置及速度跟踪.仿真及实验结果表明滑模控制器具有较强的鲁棒性和跟踪性能,能有效地控制船甲板的振动.     

用于电磁作动器的功率放大器设计研究

功率放大器是主动控制隔振系统中的重要元件之一,其主要作用是根据指令信号,向电磁作动器提供交变电流以产生需要的交变力。本文介绍了该类功率放大器的基本工作原理与性能指标特点,设计了基于PWM控制的功率放大器控制系统。仿真及实验结果表明,设计的功率放大器能够满足系统各项设计指标要求,具有很强的实用性。     

基于非对称液压缸的闭式电液作动器性能研究

非对称液压缸工作时具有占用空间小、出力大、可靠性高等优点,约80%的液压系统均使用非对称液压缸。由于非对称液压缸两侧的有效作用面积不等,两腔进出口流量不相等,导致负载方向发生变化时,作动器会出现速度和压力振荡,严重影响电液作动器的可靠性与稳定性等技术指标。首先,在对非对称式电液作动器产生速度和压力振荡的原因进行理论分析的基础上,开展对基于非对称液压缸的闭式电液作动器液压系统架构研究,提出新的系统架构,对作动器的四象限工作特性以及稳定性进行分析。最后,在AMEsim平台上搭建作动器模型,分析作动器在负载换向时的动态特性及稳定性。结果表明,本文提出的作动器模型具有良好的稳定性,对推进非对称式电液作动器的广泛应用具有重要意义。     

电动消振作动器模糊控制设计研究

研究了一种新型的作动器,主要用来解决由发动机所引起的船舶甲板的振动问题,通过机械机构及控制系统来实现激振频率及振幅的在线跟踪调节,控制系统可自动识别相角差及振动幅值并自动进行调节,模糊控制器可显著地减小船舶的振动,作动器与激振器相角差控制方面首次提出了优化模糊控制算法,与传统模糊控制算法比较,模糊控制规则可根据实际测试结果进行确定,然后由程序进行分段线性优化,提高了相位角差调整的精度,实验结果表明,该作动器具有良好的特性,对于抵消来自振源的振动具有很好的效果.     

四转子机械作动器主动消振法

利用机械作动器进行主动消振是船舶振动控制领域的一项新技术．文章首先介绍了一种新型机械作动器-四转子机械作动器的工作原理;然后从主动消振理论出发,结合机械作动器的实际需要,提出了一种机械作动器最优相位和偏心距的解析计算方法-调相解析法．配合机械作动器的使用,可以使主动消振系统获得较好的消振效果．     

圆柱壳体振动主动控制中作动器的优化配置

结构振动的主动控制不仅取决于控制器中控制律的设计,还取决于作动器在结构中的作用位置,作动器的合理布置能有效抑制结构振动低频范围内的响应。文章以圆柱壳体为研究对象,基于离散系统可控可观性准则,提出了基于粒子群算法优化作动器作用位置的设计方法,并通过实验加以验证。实验结果表明,粒子群算法可应用于圆柱壳体中作动器作用位置优化设计的问题,在振动主动控制实验中能取得良好的控制效果。     

水下压电智能结构振动控制中 传感器/作动器位置优化

文章围绕智能结构水下振动控制中传感器/作动器的位置优化问题,搭建Abaqus-Matlab联合建模平台,得到水下智能结构的状态空间模型,建立基于能量传递的优化准则,在频段为0～600 Hz处,对比可选传感器及作动器位置区域的可控、可观度的大小,由此获得了传感器/作动器的最佳粘贴位置。最后通过相同激励信号下,不同配置位置的水下压电智能圆柱壳振动能量传递的大小,验证了优选位置的合理性。     

超磁致伸缩作动器的磁路设计与仿真分析

从超磁致伸缩作动器(GMA)的结构和基本原理入手,通过对偏置磁场和GMM棒的设计,完成GMA的磁路设计。通过Ansys仿真,重点研究作动器外壳材料对磁路的影响以及磁轭材料的磁导率对磁场均匀度的影响。仿真分析结果表明:当采用圆筒形永磁铁来提供偏置磁场时,外壳材料只能选择非导磁材料;增加磁轭材料的相对磁导率,能够增大作动器的磁场强度,提高驱动磁场的均匀度。     

筒形大力值惯性式电磁作动器优化及性能分析

作动器是主动控制的重要动力部件,用于船舶推进轴系主动控制的作动器对低频范围的输出力值有较高要求。本文以电磁作动器为研究对象,建立动力学模型,利用Ansoft Maxwell对该电磁作动器进行磁路优化分析,确定该电磁作动器具有最优磁路尺寸。通过电磁作动器仿真计算得到的电磁力大小与实际测试出的电磁力大小基本相等,证实该电磁作动器建模仿真方法的正确性。得到电磁作动器的最佳频率输出范围,说明电磁作动器具有低频大力值输出的特点。该作动器的优化方法及性能分析为船舶推进轴系等结构的低频大力值主动控制提供了理论及技术支撑。     

基于磁阻网络模型与PID控制的电磁作动器气隙自检测技术

在船舶隔振领域,目前大量使用电涡流传感器的做法增加了浮筏隔振系统失效的风险。在得到广泛应用的主被动混合隔振技术中,电磁作动器可被利用于气隙间距自检测技术以降低系统复杂度并可提升作动力输出稳定性。通过对实际作动器建立非线性磁阻网络模型并优化参数,衔铁与铁芯之间的气隙间距、流过线圈的电流与线圈两端电压的关系可以得到正确的描述。进一步,利用PID技术可避开求解非线性方程组的困难而得到气隙间距的估计值,实现浮筏装置各位置上作动器气隙间距测量的功能。     

基于分布式特征的智能机舱用电液装置

为实现智能机舱设备电液装置运行状态的监控并对它们的健康值进行计算和预测的要求,以能够满足其要求的机器设备部件为研究对象,列举3种具有分布式特征的电液装置：智能化动力单元、EHA电液作动器、数字式同步控制缸,并分别介绍了这3种产品的功能特点、基本原理及组成结构,并通过CAN总线型液压控制技术,构建了一套符合未来智能机舱发展趋势的电液装置产品框架。     

单片机在船舶电罗经复示器中的应用

介绍利用单片机优点和步进电机特性设计指针式电罗经复示器,介绍系统组成原理和硬件,软件特点以及步进电机系统的驱动方式,系统可较好地满足舰船航向复示的要求。     

基于AMESim的被动式作动筒张力器仿真研究

浪、涌等因素给海上航行横向补给带来极大地挑战,波浪补偿装置是解决这一问题的关键装备,因此,有必要对现有的波浪补偿装置进行分析研究。本文在分析被动式作动筒张力器工作原理的基础上,首先对其进行简化处理,并借助AMESim液压仿真软件,建立被动式作动筒的仿真模型。仿真结果表明,如果对被动式作动筒张力器进行合理的参数设置,其波浪补偿效果满足航行补给的要求。     

大型LNG船液舱晃荡结构动响应研究(英文)

文章首先采用非线性有限元方法研究了No.96型LNG船液舱围护结构的极限承载能力,详细分析了不同边界条件下的失效模式。然后采用显示积分方法研究了不同晃荡压力峰值和持续时间的晃荡冲击载荷作用下液舱围护系统结构动响应,得到了不同工况下结构的动态失效特性。最后,回归了基于比例极限和突变永久变形的临界压力载荷公式,并给出了液舱围护系统结构设计准则和安全性评估方法建议。     

基于动密封过程的深海电连接器插合力研究

针对深海环境中的水压较高,水下连接器需进行湿式插合的需求,设计深海电信号连接器的动密封和水压平衡压力补偿结构.基于接触力学和材料力学中的悬臂梁结构理论,建立基于动密封前后两过程的连接器插合力数学模型,并通过ANSYS Workbench仿真软件获取试验原始数据,并验证该尺寸插合力数学模型的正确性.通过正交试验设计分析过盈量和摩擦因数对插合力的影响,结果发现,当摩擦因数取0.21、过盈量取1.1 mm时,动密封前过程插合力取最优.此外,采用多目标优化模型对冠簧结构和动密封后过程插合力进行优化,得到冠簧最佳尺寸、动密封后过程最佳插合力和最优化材料,为深海电信号连接器设计提供参考.     

水下动平台与无人航行器的对接路径生成方法

分析水下运动平台回收无人航行器对接过程所处的环境特点与运动姿态特征,建立水下动平台与无人航行器回收过程模型,将回收过程分为跟随段、调整段、对接段和回收段。根据调整对接的水下导引控制特性,提出无人航行器对接路径基准轨迹生成模型,建立无人航行器回收对接航路点生成方法,并采用三次插值对航路点进行平滑,形成了水下动平台与无人航行器的对接路径,通过案例仿真计算分析,表明提出方法的有效性。     

柴油机电-液驱动气门系统仿真设计研究

对柴油机电-液驱动可变气门系统进行理论分析,针对实际的液压系统建立气门开启过程的仿真模型,提高可变气门系统设计参数的求解速度.     

基于动柔度方法的管路动力吸振器设计研究

  目的  载流管路系统在受到外界激励时会引起振动,为减小载流管路的振动,研究动力吸振器的减振特性,  方法  基于动柔度方法中的被动修改法,推导得出附加弹簧质量系统的多自由度系统的动柔度矩阵,并对该多自由度系统中的目标自由度进行零点配置,使该自由度下的相应振动得到抑制。在此基础上,设计一种管路动力吸振器,并应用到载流管路上进行实验,以验证其减振效果。  结果  结果表明：设计的管路动力吸振器能够较好地吸收目标频率下的振动,且在目标频率相同时,吸振器的调谐质量越大,吸振效果越好。  结论  此管路动力吸振器安装拆卸方便、适用范围广,可为管路减振研究提供一定的参考。