艦船主推進(jìn)系統(tǒng)的建模理論、控制策略及優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、艦船推進(jìn)軸系是艦船動(dòng)力裝置的重要組成部分，它的穩(wěn)定性是艦船生命力的基本保證。因此，對(duì)于船舶推進(jìn)軸系的建模理論及其振動(dòng)控制的研究成為艦船推進(jìn)軸系研究的重要內(nèi)容。然而艦船推進(jìn)軸系在建模方法和控制理論方面尚有許多問(wèn)題待解決，如①考慮轉(zhuǎn)速影響的彈性體動(dòng)力學(xué)建模方法：②同時(shí)考慮支撐剛度和油膜剛度的油膜力模型：③沖擊和隨機(jī)海浪作用下的控制理論問(wèn)題；④在支撐剛度、阻尼等控制參數(shù)不變條件下的最佳控制效果問(wèn)題，即優(yōu)化設(shè)計(jì)等問(wèn)題。本文針對(duì)這些問(wèn)題作了深入的

2、探討。 首先，本文綜述了艦船推進(jìn)系統(tǒng)在建模方法、控制理論和優(yōu)化設(shè)計(jì)方面的研究現(xiàn)狀和存在的問(wèn)題。 其次，針對(duì)經(jīng)典推進(jìn)軸系建模方法存在的局限性，本文提出了一種新的推進(jìn)軸系的彈性體動(dòng)力學(xué)建模方法，并研究了轉(zhuǎn)速對(duì)于推進(jìn)軸系的沖擊響應(yīng)的影響。通過(guò)與有限元方法的比較，證明了該方法的可靠性。 在此基礎(chǔ)上，本文采用平均本征值方法，建立了艦船推進(jìn)軸系同時(shí)考慮油膜剛度和支撐剛度的油膜力模型．考慮了油膜渦動(dòng)效應(yīng)和擠壓效應(yīng)以及多個(gè)軸承油

3、膜力的耦合影響；研究了油膜力的影響以及油膜參數(shù)和轉(zhuǎn)速對(duì)于推進(jìn)軸系的沖擊響應(yīng)的影響；同時(shí)，通過(guò)與近似解析法的比較證明了該方法的正確性。 再次，將隨機(jī)最優(yōu)控制方法探索性地用于艦船推進(jìn)系統(tǒng)的沖擊控制和隔振器參數(shù)設(shè)計(jì)研究。利用Pierson—moscowitz海浪譜以及最小誤差條件下實(shí)際海浪譜分?jǐn)?shù)多項(xiàng)式擬合的快速迭代算法，由系統(tǒng)的頻率響應(yīng)特性數(shù)據(jù)直接擬合系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，實(shí)現(xiàn)了隨機(jī)海浪譜的仿真。在本文建議的彈性動(dòng)力學(xué)模型基礎(chǔ)上，以沖擊和隨

4、機(jī)海浪作用下推進(jìn)軸系為研究對(duì)象，對(duì)艦船推進(jìn)系統(tǒng)的準(zhǔn)最優(yōu)控制方法和最優(yōu)參數(shù)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了探討，對(duì)控制系統(tǒng)在不同控制方法下的沖擊控制效果進(jìn)行了比較分析，闡明艦船推進(jìn)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性和沖擊控制機(jī)理。 接著針對(duì)控制過(guò)程中存在的攝動(dòng)，提出了具有魯棒性的變結(jié)構(gòu)控制方法。采用二次型最優(yōu)控制理論建立切換面,并采用了單位向量控制形式的最終滑動(dòng)模態(tài)控制器，設(shè)計(jì)了推進(jìn)軸系的變結(jié)構(gòu)控制器。初步對(duì)推進(jìn)軸系的變結(jié)構(gòu)控制方法進(jìn)行了探討。 然后，本文采