[发明专利]液压式极地船舶轴系回旋振动半主动控制装置

权利要求书

1.一种液压式极地船舶轴系回旋振动半主动控制装置，其特征在于，包括补偿缸、中间过渡缸、气液蓄能器、主动缸、伺服阀、变量泵、位移传感器、控制器，所述补偿缸共三个，相邻两补偿缸之间呈120度并沿轴系径向分布，位移传感器置于补偿缸的活塞上并将测得的位移信号与给定的信号相比较得到偏差信号，将偏差信号输出至控制器中，经由控制算法计算出相应的控制指令施加于伺服阀，伺服阀在变量泵与控制指令的驱动下，控制着主动缸上下油腔油液的运动，实现主动补偿，气液蓄能器作为缓冲装置实现被动补偿，主动缸、补偿缸、气液蓄能器通过中间过渡缸结合成为半主动控制装置，发生回旋振动时，气液蓄能器先补偿掉一部分振动能量并减小液压力的反作用力对船体的影响，然后位移传感器检测到活塞位置的变化，通过控制主动缸给系统施加外部液压力，从而实现轴系的回旋振动半主动控制。

2.根据权利要求1所述的液压式极地船舶轴系回旋振动半主动控制装置，其特征在于，所述的位移传感器为磁致伸缩位移传感器。

3.根据权利要求1所述的液压式极地船舶轴系回旋振动半主动控制装置，其特征在于，所述的气液蓄能器为活塞式气液蓄能器并与中间过渡缸连接。

4.根据权利要求1所述的液压式极地船舶轴系回旋振动半主动控制装置，其特征在于，所述的伺服阀为喷嘴挡板式电液伺服阀。

5.根据权利要求1所述的液压式极地船舶轴系回旋振动半主动控制装置，其特征在于，所述的主动缸为双杆活塞缸。

6.根据权利要求1所述的液压式极地船舶轴系回旋振动半主动控制装置，其特征在于，所述的补偿缸和中间过渡缸为单杆活塞缸，并且中间过渡缸的杆与主动缸的杆刚性连接，补偿缸与中间过渡缸通过液压管连接。

7.根据权利要求1所述的液压式极地船舶轴系回旋振动半主动控制装置，其特征在于，所述的控制器采用S7-300 PLC控制器。其控制算法采用线性自抗扰(LADRC)控制算法。

8.根据权利要求7所述的线性自抗扰(LADRC)控制算法，其特征在于所述的液压式极地船舶轴系回旋振动半主动线性自抗扰控制算法为：

其中表示对x的估计，x＝[x₁ x₂ x₃]^T，y是活塞的位移信号，是活塞的速度信号f是系统的总干扰，b₀是系统特征参量的估计值，L＝[β₁ β₂ β₃]^T为线性扩张状态观测器矩阵，u是线性自抗扰的总控制量，u₀是线性误差反馈控制率。是线性扩张状态观测器。β₁ β₂ β₃ k_p k_d为待调节参数。

9.根据权利要求8所述的线性自抗扰(LADRC)控制算法，其特征在于所述的线性扩张状态观测器矩阵L＝[β₁ β₂ β₃]^T的参数具体取值为β₁＝3ω_o,其中ω_o为线性扩张状态观测器的带宽。

10.根据权利要求8所述的线性自抗扰(LADRC)控制算法，其特征在于所述的线性误差反馈控制率参数k_p和k_d的具体取值为k_d＝2ω_c，其中ω_c为控制器带宽。