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专利号: 2020109776456
申请人: 金陵科技学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-30
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种三环自适应磁悬浮主动驱动质量块减摇装置的控制方法,所述三环自适应磁悬浮主动驱动质量块减摇装置安装在船体(10)底部,包括控制器和直线感应电机,所述船体(10)底部固定有固定支架(4),所述磁悬浮主动驱动质量减摇装置还包括质量块(1)、辅助导轮(2)、导向支架(3)、固定铁芯(7)、电磁绕组(8)和电磁绕组铁芯(9),所述直线感应电机包括初级绕组(5)和次级绕组(6),所述固定支架(4)呈“Τ”型,所述固定支架(4)包括固定支架上表面(4‑1)、固定支架下表面(4‑2)和连接柱(4‑3),所述连接柱(4‑3)一端与所述固定支架下表面(4‑2)中心垂直设置,并固结于所述固定支架下表面(4‑2)中心处,所述三环自适应磁悬浮主动驱动质量块减摇装置通过所述连接柱(4‑3)另一端安装在所述船体(10)上,所述导向支架(3)有导向支架上表面(3‑1)和导向支架下表面(3‑4),且都为平面,左右两末端向下向内延伸形成镜像对称的左托架(3‑2)和右托架(3‑3),所述质量块(1)位于所述导向支架上表面(3‑1)上,并和导向支架上表面(3‑1)贴合,所述初级绕组(5)安装于所述导向支架下表面(3‑4)中心位置,并和所述导向支架下表面(3‑4)贴合,所述次级绕组(6)设于所述初级绕组(5)的正下方,并安装于所述固定支架上表面(4‑1)上,所述左托架(3‑2)和所述右托架(3‑3)上分别对称由上至下安装有固定铁芯(7)、电磁绕组(8)和电磁绕组铁芯(9),所述电磁绕组(8)绕设于所述电磁绕组铁芯(9)上,所述固定铁芯(7)安装于所述固定支架下表面(4‑2),所述导向支架下表面(3‑4)两侧对称安装有导轮安装支架(2‑1),所述导向支架(3)左右两端向下延伸内壁上也对称安装有所述导轮安装支架(2‑1),所述导轮安装支架(2‑1)都安装有所述辅助导轮(2),使得所述三环自适应磁悬浮主动驱动质量块减摇装置可在所述固定支架(4)上来回移动,当电磁绕组(8)通上电流后,固定铁芯(7)与电磁绕组铁芯(9)之间产生向上的电磁吸力,当此电磁吸力足够大到与所述质量块(1)的重力相同时,所述质量块(1)被悬浮起来,当船舶受到海浪等外界干扰,产生摇动时,控制器根据海浪频率和海浪与船舶前进方向夹角,确定力的大小,从而确定所述质量块(1)最优位置,控制直线感应电机的初级绕组(5)和直线感应电机的次级绕组(6),拖动质量块(1)在所述固定支架(4)上移动直至到达理想位置;

所述固定铁芯(7)与电磁绕组铁芯(9)的支撑刚度相同;

所述装置基于电流、速度和位置的三环自适应控制,所述控制器为自适应控制调节器;

所述电磁吸力由多个电磁铁通过固定铁芯(7)与电磁绕组铁芯(9)而产生,且与质量块(1)向下的重力相互平衡,以使得质量块(1)稳定悬浮,即:其中,Fi为第i个电磁铁的电磁力,N为电磁绕组匝数,I为电磁绕组中电流强度,A为铁芯横截面积,μ0为空气绝对磁导率,μr为铁芯的相对磁导率,g0为固定铁芯和电磁铁铁芯之间气隙间距,Lfe为铁芯回路的平均长度,m为质量块质量,g为重力加速度;

所述固定支架(4)的长度和船舶的宽度相等,其步骤如下,其特征在于:S1、当船舶处于稳定状态时,即船舶基本没有横摇,为增加船舶的横摇惯性矩,质量块(1)应处于固定支架(4)的中心位置,即初始位置;

S2、由于海浪等外界干扰力的原因,船舶产生横摇时,安装在固定支架(4)一端的角速度传感器检测到船舶横摇,并将横摇信号转换为电信号实时传送到位置控制器,位置控制器经计算得到船舶横摇的角速度和最大横摇角度;

S3、安装在质量块上的位置传感器,实时检测质量块(1)在固定支架(4)上的位置,并将质量块(1)的位置电信号传送给位置控制器,同时将位置电信号经微分处理转换成速度信号传送给速度控制器;

S4、位置控制器根据船舶横摇的角速度、最大横摇角度、固定支架(4)的长度和船舶横摇惯性矩,计算出质量块(1)应沿固定支架(4)的移动速度值,然后将该速度值传送给速度控制器,由速度控制器将信号传送给电流控制器,电流控制器输出的信号控制功率驱动器;

S5、由功率驱动器根据电流控制器给出的参考值控制直线电机的初级绕组(5),驱动质量块(1)按照预期速度沿着固定支架(4)往复移动;

S6、在质量块(1)移动过程中,及时比对的实际位置对比自适应控制器调节控制器提供的参考值,不断调整误差值,继而不断调整质量块(1)的位置直至最优,从而达到控制船舶横摇的目的。