[發明專利]一種基于調頻的自適應磁懸浮減搖裝置及減搖控制方法

有效

• 申請號: 201810062714.3
• 申請日: 2018-01-23
• 公開（公告）號: CN108263568B
• 公開（公告）日: 2019-09-03
• 發明（設計）人: 高素美;徐龍祥
• 申請（專利權）人: 金陵科技學院
• 主分類號: B63B39/00
• 分類號: B63B39/00
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 蔣昱

一種基于調頻的自適應磁懸浮減搖裝置，本申請自適應磁懸浮減搖裝置安裝在船體，所述船體的兩側支架內各安裝有一對電磁鐵定子，每對電磁鐵定子上下對稱設置，每對電磁鐵定子之間有一個減搖質量塊，上方電磁鐵定子的下方和下方電磁鐵定子的上方均設置有傳感器，傳感器對準減搖質量塊，電磁鐵定子的繞組通過連接線接功率放大器，功率放大器接控制器，控制器接收傳感器反饋的位置信號，控制器為參考值自適應控制器。本發明采用參考值自適應控制，通過被控對象與參考值比較所得的自適應控制誤差驅動自適應調節器，調節控制器參數，使系統誤差減小，最終使被控對象的實際輸出達到期望輸出，從而實現減搖效果。

技術領域

本發明涉及減搖配套領域，特別是涉及一種基于調頻的自適應磁懸浮減搖裝置及減搖控制方法。

背景技術

人們對船舶搖擺問題的研究始于18世紀中葉，自19世紀中葉開始，船舶從木帆船發展為機動船后，船舶橫搖阻尼大大減小，橫搖嚴重，就開始了船舶減搖的努力和斗爭，前后共提出了350余種不同類型的減搖裝置，其中用于了實踐的達20幾種。直到目前，保留下來的船舶減搖裝置主要有舭龍骨、減搖水艙、減搖鰭、減搖陀螺、舵減搖、減搖重塊等少數幾種。目前船舶的減搖需求通過前面所述的幾種減搖裝置能夠被滿足，但隨著船舶技術的發展，更多的新型船型被開發出來，以上這些傳統的減搖裝置就難以勝任很多新船型的減搖任務及安全性、適航性、耐波性要求。

發明內容

為了解決上述存在的問題，本發明提供一種基于調頻的自適應磁懸浮減搖裝置及減搖控制方法，由鐵心和電磁線圈(定子)和慣性減搖質量塊(轉子)及其控制系統組成，其中定子部分固定在船舶上，轉子即慣性減搖質量塊在穩定狀態時懸浮在上下定子之間。采用參考值自適應控制，通過被控對象與參考值比較所得的自適應控制誤差驅動自適應調節器，調節控制器參數，使系統誤差減小，最終使被控對象的實際輸出達到期望輸出，從而實現減搖效果，為達此目的，本發明提供一種基于調頻的自適應磁懸浮減搖裝置，包括控制器、功率放大器、傳感器、減搖質量塊和電磁鐵定子，所述自適應磁懸浮減搖裝置安裝在船體，所述船體的兩側支架內各安裝有一對電磁鐵定子，每對電磁鐵定子上下對稱設置，每對電磁鐵定子之間有一個減搖質量塊，上方電磁鐵定子的下方和下方電磁鐵定子的上方均設置有傳感器，所述傳感器對準減搖質量塊，所述電磁鐵定子的繞組通過連接線接功率放大器，所述功率放大器接控制器，所述控制器接收傳感器反饋的位置信號，所述控制器為參考值自適應控制器，所述控制器包括自適應控制調節器、調節控制器和反饋調節器，所述反饋調節器接收傳感器信號后反饋給自適應控制調節器和調節控制器，所述自適應控制調節器根據參考值及反饋信號處理后反饋給反饋調節器，所述調節控制器根據反饋信號對調節控制器參數進行調整。

本發明減搖裝置的進一步改進，所述電磁鐵定子通過墊片固定，所述墊片厚度分別為2mm或3mm或4mm。

本發明基于調頻的自適應磁懸浮減搖裝置的減搖方法，

當船體受到逆時針的擾動即逆時針橫搖時，慣性減搖質量塊由于慣性作用，將保持其空間位置不變，因此左右慣性減搖質量塊相對定子部分的位置改變，對定子部分即船體產生順時針力矩，同時，傳感器檢測到位置變化，將位置變化通過參考信號傳送給控制器，從而改變定子電流，繼而改變慣性減搖質量塊的加速度，因慣性力而故：

F＝-mω²x₀sinωt；

其中m為慣性減搖質量塊質量，ω為擾動力頻率，x₀為慣性質量塊初始位移。

由上知當慣性減搖質量塊的加速度改變時，慣性力也將改變，從而產生順時針的力矩，減小船體橫搖，使船體保持平衡；

當船體受到順時針的擾動即順時針橫搖時，慣性減搖質量塊由于慣性作用，將保持其空間位置不變，因此左右慣性減搖質量塊相對定子部分的位置改變，對定子部分即船體產生逆時針力矩，同時，傳感器檢測到位置變化，將位置變化通過參考信號傳送給控制器，從而改變定子電流，繼而改變慣性減搖質量塊的加速度，因慣性力而故：