一种船用发动机变阻尼隔振系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种船用发动机变阻尼隔振系统及其控制方法，包括缸体、支撑架、底座与活塞杆，缸体、支撑架与底座由上至下分别套设于活塞杆外围，缸体底部密封安装有下盖板，缸体内充满磁流变液，缸体内部于活塞杆外部固定套设有上下两组活塞，上方活塞与缸体顶部之间设置有四组中心对称分布的弹簧，固定座固定安装于活塞杆外壁，上下两组活塞之间安装有永磁铁，上下两组活塞内分别填充有两组线圈，活塞杆底端安装有位移传感器，活塞杆上端侧面安装有加速度传感器，活塞杆内部贯穿设置有一导线，导线一端与两组线圈连接，另一端连接有控制器。本发明专利技术的优点在于通过实时控制磁流变减振器的最佳阻尼力输出，对全工况下发动机振动进行有效控制。进行有效控制。进行有效控制。

【技术实现步骤摘要】
一种船用发动机变阻尼隔振系统及其控制方法


[0001]本专利技术涉及船用发动机隔振
，特别涉及一种船用发动机变阻尼隔振系统及其控制方法。

技术介绍

[0002]船舶发动机在工作时，发动机活塞往复运动产生周期性变化的不平衡力和力矩。不平衡力和力矩传递到船体，造成船体以及其他设备产生振动噪声，导致疲劳破坏等。因此，船舶发动机的隔振尤为重要，但现有隔振器其调谐范围较窄，不能实现全工况下发动机隔振，隔振效果有限影响，极易造成船舶运行的安全隐患。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种船用发动机变阻尼隔振系统及其控制方法，通过实时控制磁流变减振器的最佳阻尼力输出，对全工况下发动机振动进行有效控制。
[0004]本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
[0005]一种船用发动机变阻尼隔振系统，其特征在于，包括缸体、支撑架、底座与活塞杆，所述缸体、支撑架与底座由上至下分别套设于活塞杆外围，所述底座四周对称设置有数组固定孔，所述底座通过螺栓与船体固定，所述缸体底部密封安装有下盖板，所述下盖板下方与支撑架上方贴合，所述缸体内充满磁流变液，所述缸体内部于活塞杆外部固定套设有上下两组活塞，下方所述活塞底部设置有固定座，上方所述活塞与缸体顶部之间设置有四组中心对称分布的弹簧，所述固定座固定安装于活塞杆外壁，上下两组所述活塞之间安装有永磁铁，所述上下两组所述活塞内分别填充有两组线圈，所述活塞杆底端安装有位移传感器，所述活塞杆上端侧面安装有加速度传感器，所述活塞杆内部贯穿设置有一导线，所述导线一端与两组线圈连接，另一端连接有控制器。
[0006]优选的，所述底座横截面为梯形，所述底座上方于活塞杆外侧设置有导向槽，所述支撑架中部于导向槽上方对应设置有导向凸起。
[0007]优选的，所述支撑架侧壁与底座之间贴合设置有橡胶圈，所述支撑座侧壁于橡胶圈下方设置有一圈限位凸起。
[0008]优选的，所述活塞杆底部水平设置有支撑板，所述支撑板与船体之间有间隙，所述活塞杆外壁下方设置有螺纹，所述支撑架与活塞杆外壁通过螺纹连接。
[0009]优选的，所述缸体顶部、下盖板在与活塞杆的连接处进设置有密封环。
[0010]优选的，所述活塞杆顶部固定连接有一连接头，所述活塞杆顶部通过连接头与船用发动机连接。
[0011]优选的，上下两组所述活塞内部环设有一圈凹槽，所述线圈缠绕于凹槽内，上下两组所述活塞于线圈外部开设有数组竖直设置的活塞孔。
[0012]优选的，所述活塞外表面还开设有螺旋线槽。
[0013]优选的，所述位移传感器为东华测试公司5G202型位移传感器，所述加速度传感器
为1A102E型加速度传感器，所述控制器为西门子S7
‑
200控制器，所述控制器收集位移传感器与加速度传感器的数据并通过导线控制线圈电流。
[0014]一种船用发动机变阻尼隔振系统的控制方法，其特征在于：具体方法如下：位移传感器连接活塞杆底端测量位移变化量x(t)，取活塞杆中间位置为x
d
，通过加速度传感器固定在活塞杆上端的侧面位置来测量实际瞬时速度并将活塞杆垂直运动到中间位置速度赋值船用发动机隔振器的控制策略是将隔振器中活塞杆中间位置x
d
和实际位置x(t)对比，中间位置速度和和实际瞬时速度对比，速度差和位移差e信号如式(1)所示：
[0015][0016]将得到的速度差和位移差e作为反馈信号,当船舶发动机产生不同频率强度振动时，通过控制器中自适应滑模算法自动调整线圈中电流产生对应磁场，来调整隔振器中磁流变液阻尼大小，控制输出不同的阻尼来对上述差值进行补偿；
[0017]复杂的船舶发动机振动控制问题可以转化为具有非线性时变负载的磁流变隔振器输出阻尼力控制问题，状态方程可以简化为：
[0018][0019]式中：为活塞杆瞬时加速度，u是阻尼器的输入电流，T为系统的不确定性负载，a1、b1、c1为系统系数；
[0020]设计跟踪误差函数S，并把全局滑模控制方法引入，选取全局滑模面为如下形式：
[0021][0022]其中α,β是正的常数，F(t)为全程滑模因子，全程滑模因子F(t)满足式(4)：
[0023][0024]设计等价控制率u
e1
(t)为：
[0025][0026]式中为活塞杆在中间位置加速度；
[0027]采用Lyapunov理论对跟踪误差控制器进行稳定性证明，修改后的自适应全局滑模控制器u为：
[0028][0029]其中u
F
(t)为RBF网络自适应算法改进的鲁棒控制器，通过最终得到的阻尼器的输入电流u实现对线圈电流的控制。
[0030]综上所述，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术设计一种全工况下变阻尼隔振器可
以有效解决目前弹性体隔振器调谐范围较窄，不能实现全工况下发动机隔振，隔振效果有限的问题，通过实时控制磁流变减振器的最佳阻尼力输出，对全工况下发动机振动进行有效控制，降低发动机振动对船体设备运行可靠性的影响，保障船舶的安全运行，形成良好的社会经济效益。
附图说明
[0031]图1是本专利技术的整体结构示意图。
具体实施方式
[0032]下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步说明，本实施例不构成对本专利技术的限制。
[0033]如图1所示的一种船用发动机变阻尼隔振系统，包括缸体1、支撑架2、底座3与活塞杆4，缸体1、支撑架2与底座3由上至下分别套设于活塞杆4外围，底座3四周对称设置有数组固定孔5，底座3通过螺栓与船体固定，缸体1底部密封安装有下盖板6，下盖板6下方与支撑架2上方贴合，缸体1内充满磁流变液7，缸体1内部于活塞杆4外部固定套设有上下两组活塞8，下方活塞8底部设置有固定座9，上方活塞8与缸体1顶部之间设置有四组中心对称分布的弹簧10，固定座9固定安装于活塞杆4外壁，上下两组活塞8之间安装有永磁铁11，永磁铁11来保持磁流变液7在弱磁场下的悬浮状态，上下两组活塞8内分别填充有两组线圈12，活塞杆4底端安装有位移传感器，活塞杆4上端侧面安装有加速度传感器，活塞杆4内部贯穿设置有一导线13，导线13一端与两组线圈12连接，另一端连接有控制器。
[0034]底座3横截面为梯形，底座3上方于活塞杆4外侧设置有导向槽14，支撑架2中部于导向槽14上方对应设置有导向凸起15，支撑架2侧壁与底座3之间贴合设置有橡胶圈16，支撑座侧壁于橡胶圈16下方设置有一圈限位凸起17，通过活塞杆4的上下移动来压缩橡胶圈16实现二次减振。
[0035]活塞杆4底部水平设置有支撑板18，支撑板18与船体之间有间隙，底座3使活塞杆底部的支撑板18在移动时其最下端处于悬空状态，活塞杆4外壁下方设置有螺纹，支撑架2与活塞杆4外壁通过螺纹连接。
[0036]缸体1顶部、下盖板6在与活塞杆4的连接处进设置有密封环19，密封环19则能够保证1缸体、下盖板6与活塞杆4的缝隙密封连本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种船用发动机变阻尼隔振系统，其特征在于，包括缸体、支撑架、底座与活塞杆，所述缸体、支撑架与底座由上至下分别套设于活塞杆外围，所述底座四周对称设置有数组固定孔，所述底座通过螺栓与船体固定，所述缸体底部密封安装有下盖板，所述下盖板下方与支撑架上方贴合，所述缸体内充满磁流变液，所述缸体内部于活塞杆外部固定套设有上下两组活塞，下方所述活塞底部设置有固定座，上方所述活塞与缸体顶部之间设置有四组中心对称分布的弹簧，所述固定座固定安装于活塞杆外壁，上下两组所述活塞之间安装有永磁铁，所述上下两组所述活塞内分别填充有两组线圈，所述活塞杆底端安装有位移传感器，所述活塞杆上端侧面安装有加速度传感器，所述活塞杆内部贯穿设置有一导线，所述导线一端与两组线圈连接，另一端连接有控制器。2.根据权利要求1所述的一种船用发动机变阻尼隔振系统，其特征在于：所述底座横截面为梯形，所述底座上方于活塞杆外侧设置有导向槽，所述支撑架中部于导向槽上方对应设置有导向凸起。3.根据权利要求1所述的一种船用发动机变阻尼隔振系统，其特征在于：所述支撑架侧壁与底座之间贴合设置有橡胶圈，所述支撑座侧壁于橡胶圈下方设置有一圈限位凸起。4.根据权利要求1所述的一种船用发动机变阻尼隔振系统，其特征在于：所述活塞杆底部水平设置有支撑板，所述支撑板与船体之间有间隙，所述活塞杆外壁下方设置有螺纹，所述支撑架与活塞杆外壁通过螺纹连接。5.根据权利要求1所述的一种船用发动机变阻尼隔振系统，其特征在于：所述缸体顶部、下盖板在与活塞杆的连接处进设置有密封环。6.根据权利要求1所述的一种船用发动机变阻尼隔振系统，其特征在于：所述活塞杆顶部固定连接有一连接头，所述活塞杆顶部通过连接头与船用发动机连接。7.根据权利要求1所述的一种船用发动机变阻尼隔振系统，其特征在于：上下两组所述活塞内部环设有一圈凹槽，所述线圈缠绕于凹槽内，上下两组所述活塞于线圈外部开设有数组竖直设置的活塞孔。8.根据权利要求1所述的一种船用发动机变阻尼隔振系统，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄志龙，沈鼎盛，王超，安亮，季禹，徐作为，王琪，
申请(专利权)人：招商局重工江苏有限公司，
类型：发明
国别省市：