（控制科学与工程专业论文）浮筏系统的振动主动控制技术研究.pdf

中国科学技术大学博l ：学位论文 摘要 摘要 潜艇的声隐身能力是关系其生命力和战斗力的重要因素之一，因此降低潜艇 的振动噪声水平是一件非常重要的工作。浮筏是目前广泛应用于各国潜艇的一种 减振降噪设备，它能显著地降低艇内设备的高频段振动向艇体的传递，但在低频 段的减振效果却不甚理想。 本文以提高浮筏的低频减振能力为目标，开展浮筏系统的振动主动控制研 究。研究主要包括以下几个方面的内容：带有主动吸振器的浮筏系统的建模，主 动吸振器安装位置的优化配置，单频简谐振动的自适应前馈控制，考虑作动器饱 和约束的白适应前馈控制，以及在模拟浮筏系统上的振动主动控制实验研究。 浮筏是一种结构复杂的组合式系统，在理论分析中通常需要对它的结构进行 一些简化。本文首先将浮筏的中间筏架用一个规则形状的薄板近似；然后再将浮 筏系统分解成若干个子系统，如板式筏架子系统、弹性基础子系统等，运用四端 参数网络建立了它们的动力学传递方程，传递特性由导纳矩阵描述；接着，将动 力吸振嚣和主动吸振器的分析统一于一个框架内，获得了与吸振器耦合的板式筏 架子系统的动力学传递特性；最后，根据各子系统在各界面上的作用力和速度的 相互关系，通过予系统结构导纳综合方法获得了整个板式浮筏系统的动力学传递 方程，并在此基础上获得了系统的力传递函数模型。 由于浮筏的主体结构是由弹性体组成的，因此在对它进行振动主动控制之 前，必须研究作动器的优化配置问题。本文着重研究了作动器安装位置的优化配 置，提出了两种配置准则：基于状态反馈的闭环优化配置准则和基于分段加权面 积性能指标的优化配置准则。其中，前者适用于结构振动主动控制的作动器配置， 而后者适用于宽频振动主动控制的作动器配置。最后，分别运用提出的优化准则， 确定了主动吸振器在板式浮筏系统上的最佳安装位置 在简谐振动的自适应前馈控制中，准确、稳定的参考信号是控制成功的关键， 但在工程应用中却很难直接获得。为此，本文提出了一种基于自适应带通滤波器 的信号频率估计方法，并在此基础上人工生成参考信号。该方法通过自适应调整 滤波器参数，使滤波器的通带频率与待估计信号频率相同，此时带通滤波器输出 的平方最大。由于带通滤波器的带宽可以设置的很窄，这样通带频率以外的信号 进入滤波器后都将大幅衰减，从而提高了待估计信号的信噪比，保证了本文提出 l 中国科学技术太学博士学位论文摘要 的信号颠率估汁方法具有较好的抗噪声能力。 本文采用基于滤波x 最小均方( l c a s tm e a ns q u a r e ；l m s ) 算法的自适应前馈 控制实现对单频筒谐信号激励的浮筏系统的振动主动控制。从系统特性对滤波 x l m s 算法性能的影响出发，得出了增加系统控制通道的等效阻尼能够显著提 高滤波x l m s 算法性能的结论。提出了两种增加控制通道等效阻尼的方法：阔 环子系统陵怒补偿和国适应前馈等效阻尼补偿。在此基础上，分别推导出了相应 的改进滤波x - l m s 算法，并通过仿真实验验证了改进算法的有效性。 本文在考虑作动器饱和约束对采用自适应前馈控制律的振动主动控制效莱 影响的基础上，提出了种理想抗饱和策略：在控制器自适应更新过程中，一旦 输出控制量幅值达到饱和约束值时，控制器就停止( 或基本停止) 更新。给出了该 策赂的两种截然不同的乙m s 算法实现：基于控制量连续约束的挠饱和l m s 算 法和预测变步跃抗饱和l m s 算法。理论分析和仿真实验结果都表明，基于两种 抗饱和l m s 算法的前馈控制器部严格地满足控制量饱翻约束条件，同时也最大 程度地降低了误差信号。最后将两种算法推广到滤波”l m s 算法情形，得到了 相应的抗饱和滤波x - l m s 算法。 建立了套具有4 个主动吸振器的模拟浮筏振动主动控制物理实验系统，并 采用基于分段加权面积性能指标的作动器优化配置准则确定了主动吸振器的最 佳安装位置。采用实验建模的方式，离线辨识出了系统1 6 个控制通道在l 肛3 0 h z 频段内各实验频率点处的有限脉冲响应序列模型。进行了单频简谐信号激振条件 下的模拟浮筏振动主动控制实验。其中，控制律采用本文提出的基于预测变步长 抗饱和滤波x - l m s 舅法的多变量自适应翦馈控制律，人工生成参考信号，信号 频率通过本文提出的自适应带通滤波器估计方法获得。实验结果表明，本文研究 的振动主动控制方法可以显著地提高模拟浮筏物理实验系统在实验频段内的减 振憨力。 美键词：浮筏，主动吸振器，振动主动控割，建模，优化配置，频率估计，自适 应带通滤波器，自适应前馈控制，滤波x l m s 算法，阻尼补偿，作动 器饱和约束，理想抗饱和策略，模拟浮筏物理实验系统。 中国科学技术大学博士学位论文a b s t m c t a b s t r a c t a c o u s t i ch i d i n ga b j i i t yi sak e yf a c t o r l a t c dw i t hs u b m a “n e s v j t a l i t ya n d 6 曲t i n gs n _ e n 群h ，h e n c e hj si m p o r t a i l tt od e c 他a s et h e i rv i b r a t i o n sa n dn o i s f l o a t i n gr a ri sc u r r c n t i yw i d e i ye q u i p p e di ni o t so fn a t i o n sn a v yf o rv i b r a t i o n 卸d n o i a n e n u a t j o ni ns u b m a r i n c t l l eh i g h - 讹q u e n c yb a n dv j b r a t i o np r o d u c c db y e q u j p m e n t sm o u n t e do nt h cr a rc 粕b ef c d u c c dai o tb y t w h i l el o 、v - f 托q u e n c yb a n d v i b r a t i o nc 舳tb ed e p r e s s e dm u c h r e s e a r c hi n t h i s p a p e ri s o c u s e d o ni m p r o v i n gf l o a t i n gr a f t s a b i i i t yj n d e c r e a s i n gi o 、v 疗弓q u e n c yb a n dv b r a t i o nv i aa c t cv i b m t i o nc o n t r 0 1 i ti n c l u d e s f o l l o w i “gc o n t e n t s ：m o d e l i n go ff l o a t i n gr a rw i t ha c t i v ea b s o r b e r s ，o p t i m i z a t i o no f m o u n t i n gp o s i t i o n s o fa c t i v e a b s o r b e r s ， a d a p t i v e f c e d - f o m r dc o n t m jo n m o n o - f h q u e n c yv b r a t i o n ，a d a p t i v ef c e d f o n v a r dc o n 仃d 1w i t i la c t u a t o rs a t u r a t i o n ，卸d e x p c r i m e 眦s t u d yo na c t i v ev i b f a t i o nc o n t f o io f s i m u l a t i v ef l o a t i n gr a f ts y s t c m 1 no r d e rt oh a v et h c o r e t i c a ja n a i y s i so nf l o a t i n gr a rs y s t e m ，i to f t e nn e e d st od o s o m es i m p l i f i c a t i o no ni t ss t n l c t u r e s i nt h j sp a p e r t i l er a rj sa p p m x i m a t e db yat i l j n p l a t ew 油r c g u i a rs h 印ea tf i 嘣n e nm ef l o a t i n gr a f ts y s t e r ni sd i v i d e di n t o v e r a i s u b s y s t c m s ，s u c h 嬲p l a t er a 危e i 豁t i cf o u n d a t i o n ，e t c ，、h i c ha r ef e s p c c t i v e l ym o d c l e d b yf o u r p a r 锄e t e rn e tm e 廿1 0 d a 舭rt h 矾d y 嘲i ca b s o f b c ra j l d 觚t j v ea b s o r b e r 棚 p u ti n t oau n i f o 咖f r a m et oo b t a nt h em o d e lo fp i a t cr a 矗s u b s y s t e mc o u p i j n gw i t h t h e m a tl a s t ，a c c o r d j n gt ot h ef o r c ea n dv e i o c i t yr e l a t i o n s h i p 锄o n ge a c hs u b s y s t e m s i n t c r f a c e s ，c h ee n t i r cp l a t ef l o a t i n gm f ts y s t c mi sm o d e i e db ys u b s y s t e ms t m c n l m l a d m j h a n c es y n l h e s j s 埘e t h o 止 a st h em a i ns t r i j c t u r eo f f i o a t i n gr a rs y s t c mi se i a s t i c ，“i si n e v h a b i yt os m d yt h c o p t i m i z a t i o no fa c t u a t o r s m o u n t i n gp o s i t j o i l sb c f o r ed e s i g n i n gc o n t r o ll a w i nt h i s p a p e r ，似on e w c r i t e r i o n sa r cp f o p o df o ri t t h e ya r ec j o s e l o o pa l j o c a t i o nc r j t e r i o n b a s e do ns t a t e sf c e d b a c ka n da l l o c a t i o nc r i t e r i o no nt h eb a s i so fp i e c e w i w e i g h i n g a r c ap e r f b 肿c ei n d e x t h ef o r m e ro n ei sa p p r o p r i a t ef o ra c t u a t o r s a 儿o c a l j o ni n s t m c t u ma c t i v ev i b r a t i o nc o n t f 0 i ，a n dt h ei a t t c ri s a p p l j c a b l e f o ra j l o c a t j o ni n w j n d - 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p a s sf 沁q u e n c ya r e a t t e n u a t e dm u c hw h e np a s st h e6 l t e lt h e r e f o f e ，t h ep m p o s e df h q u e n c ye s t i m a t i o n m e t h o dj sa na n t j n o i s em e t h o d i nt h i sp a p e f ，t i l ea c t i v ev b r a t i o nc o n t r o lo nf i o a t j n gr a f ts y s t e mi sa c h i e v e db y a d a p t i v ef c e d - f o 几v a r dc o n t r o ll a ww i t ht h ec o o ff i l t e r e dx - l e a s tm c a ns q u a r c ( l m s ) a i g o f i t h m 1 n f i u e n c ei m p o s e db ys y s t e mc h a r a c t c r s t i c so nf i l t c r e dx l m s a i g o r i t h mp e 雨m l a n c ei ss t u d i e d ，a n daf a c tj s r e a i j z e dt h a tt h ep e r f b f m a n c eo f a i g o f i t h mc a n b e i m p r o v e db yi n c f c a s i n g c o n 仃o l p a t h sd a m p i n gr a t i o t w o r c a l i z a t i o n sa r eg i v e n ：d 咖p i n gc o m p e n s a t i o nb yf o m l i n gc i o s e l o o ps u b s y s t e ma n d a d a p t i v ef e e d - f o r w a r dd a r t i p i n gc o 仃i p e n s a t j o n + c o f r c s p o n d i n gi m p r o v e df i j t e rx - l m s a i g o r i t h m sa r cd e r i v e d ，a n dt h ee f r e c t i v e n e s sa n de f f b c to ft h e ma r cc o n f i f m e db y s i m u j a t j o n s a c t i v ev i b m t i o nc o n t r o lp e r f b r n l sw o r s ci ft | i ea c t u a t o rs a t u r a t i o nh a p p e n s a f l i d e a j 觚t i s a t 哪t i o ns t r a t e g yf o ra d a p t i v e 诧e d f o m r dc o 曲o ji sp m p o s c dj nt h j s p a p e ll t sm a i ni d e al st h a tt h ec o n t r o i l e rw i i ls t i ) pu p d a t j n gw h e ni t so u t p u tr e a c h e s t h em a x i m u ma m p l i t u d ea l l o w e d 1 1 w od i f f b f c n t 陀a l i z a t i o n si nt h ef o r mo fl m s a l g o f i t h ma r ep u tf o r w a r d ，w h i c ha r ea n t i s a t u r a t i o nl m sa i g o r i t h mv j ac o n t j n u o u s c o n s t r a i n t so nc o n t r o lq u a n t i t ya n dp r e d ；c t i v ev a r i a b l es t e pa n t i s a t u r a t i o nl m s a l g o r i t l l m b o t ht i l et h e o r c t i c a ia n a i y s i sa n ds i m u i a t i o nr e s u n ss h o wt h e i rs t f i c t o b e d i e n c et ot h es a “l r a t j o nc o n s t r a i n t sa l o n gw i t ht h ed e s i f a b l ec o n t r o lp e f f o r m a n c e 1 nt h ee n d ，a 1 9 0 r i t h m sm e n t i o n c da b o v ea r ew i d e n e dt oa n t i s a t u r a t i o nf j l t c rx - 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i i 控制通道2 的幅频特性2 6 图2 。1 2 控制通道3 的幅频特性2 6 图2 1 3 控制通道4 的幅频特性2 7 圈2 1 4 带存状态观测嚣的状态反馈控制嚣原理框图3 3 强2 - 1 5 面积性能指标示意图3 5 图2 1 6 幅频曲线“交错”区域示意图3 s 图2 1 7 分段加权面积性能指标示意图3 6 图2 1 8 基于能量准剐的作动器开环配置结果3 8 图2 1 9 基于状态反馈准剃的作动器闭环配置结果。3 9 图2 - 2 0 基于面积性能指标的作动器配置结果一4 0 图3 1s i s o 前馈控制系统结构图4 l 图3 - 2 带扰动的o 前馈控制系统4 2 圈3 3n 阶f l r 滤波器结构图4 3 图3 4 标准自适应f i r 滤波器“ 凰3 5 基于自适应f i r 滤波器的前馈控制系统4 6 图3 _ 6 基于滤波x l m s 算法的自适应前馈控制系统结构图4 8 匿3 7 参考信号频率误差对控制效果的影响示意4 8 ) ( 1 中国科学技术人学博卜学位论文 嘲例与表格 图3 8 存在反馈通道的自适应前馈控制系统4 8 图3 9 反馈中和法结构示意图5 0 图3 1 0p = 0 1 和p = o 9 时陷波器的幅频特性5 l 图3 1 l 中心频率为l o h z 的带通滤波器幅频特性5 l 图3 1 2j a _ a 关系图5 3 图3 1 3 基于自适应陷波器的正弦信号频率估计5 4 图3 1 4 基于自适应带通滤波器的正弦信号频率估计5 5 图3 1 5 不同阻尼比的主动减振器幅频特性( q = 2 丌x 2 0 r n d s ) 5 9 图3 1 6 阻尼比对滤波x - l m s 算法稳定性影响5 9 图3 1 7 带有p 步采样时延的阻尼补偿子系统方框图6 0 图3 1 8 引入阻尼补偿闭环子系统的改进滤波x l m s 算法结构图6 l 图3 1 9 滤波x l m s 算法一6 2 图3 2 0 改进的滤波x l m s 算法一6 3 图3 - 2 l 自适应前馈等效阻尼补偿系统结构图6 3 图3 2 2 引入前馈等效阻尼补偿的改进滤波x - l m s 算法6 4 图3 2 3 多变量自适应前馈控制系统结构图6 7 图3 2 4 控制前各目标点振动7 l 图3 2 5 多变量自适应前馈控制下各目标点振动7 2 图3 2 6 控制前各目标点信号( s n r = 1 0 d b ) 7 3 图3 - 2 7 自适应前馈控制下各目标点振动( s n r = 】o d b ) ，7 3 图3 2 8 控制前后各目标点振动的频谱分析7 4 图3 2 9 改进的多变量自适应前馈控制效果7 5 图4 1 基于饱和函数的抗饱和l m s 算法结构框图7 7 图4 2 基于正态分布概率函数的饱和函数输出7 8 图4 3 含两种饱和函数的l m s 算法仿真结果比较( 4 = 3 5 ) 8 l 图4 4 含两种饱和函数的l m s 算法仿真结果比较( 4 = 2 ) 8 2 图4 5 最优控制器增益一非线性度关系曲线8 5 图4 6 性能指标一非线性度关系曲线8 5 图4 7 基丁标准l m s 算法的自适应前馈控制系统结构图8 6 图4 ，8 约束因子口一最小性能指标比y 8 7 图4 9 控制量连续约束抗饱和l m s 算法的控制效果9 3 国科学技术人学博1 学位沧文图例与表格 图4 1 0 预测变步长抗饱和l m s 算法的控制效果9 6 图4 1 l 基于饱和函数的抗饱和滤波x l m s 算法结构图9 6 图4 1 2 基于预测变步长抗饱和滤波x l m s 算法的自适应前馈控制系统9 7 图4 - 1 3 基于控制量连续约束抗饱和滤波x l m s 算法的自适应前馈控制系统9 8 图5 1 实验系统结构示意图1 0 4 图5 2 动磁式主动吸振器一1 0 5 图5 3 模拟浮筏实验系统实物图1 0 6 图5 4 吸振器和目标点位置分布示意图1 0 6 图5 5 主动吸振器安装位置一1 0 7 图5 6 主动吸振器安装位置二1 0 7 图5 7 主动吸振器安装位置三1 0 8 图5 - 8g ，和a ，的传递特性1 0 9 图5 9 安装位置一1 0 9 图5 1 0 安装位置二1 1 0 图5 儿安装位置三l ll 图5 1 2 有限脉冲响应序列模型的辨识结构框图1 1 3 图5 - 1 31 5 o h z 处， ， ，的自适应辨识过程lj 4 图5 1 4 振动主动控制实验流程示意图1 1 5 图5 1 5l o ，0 h z 处，主动控制前后4 个目标点的振动加速度和频谱分析1 1 7 图5 1 61 3 h z 处，主动控制前后4 个目标点的振动加速度和频谱分析1 1 8 图5 1 71 6 o h z 处，主动控制前后4 个目标点的振动加速度和频谱分析1 1 9 图5 1 82 0 o h z 处，主动控制前后4 个目标点的振动加速度和频谱分析1 2 0 图5 1 92 5 2 h z 处，主动控制前后4 个目标点的振动加速度和频谱分析1 2 l 图5 2 03 0 o h z 处，主动控制前后4 个目标点的振动加速度和频谱分析1 2 2 图5 2 l 振动主动控制在目标点l 的减振效果1 2 4 图5 2 2 振动主动控制在目标点2 的减振效果1 2 5 图5 - 2 3 振动主动控制在目标点3 的减振效果1 2 5 图5 2 4 振动主动控制在目标点4 的减振效果1 2 6 中国科学技术人学博i j 学位论文 圈倒与表格 表2 1 带有主动吸振器的板式浮筏系统各子系统参数2 2 表5 1 三个安装位置的分段加权面积性能指标i li 表5 2 主动吸振器的最大允许输入幅值1 1 5 表5 3 四个目标点的主动减振效果1 2 3 中国科学技术大学学位论文相关声明 本人声明所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研究工作 所取得的成果。除已特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含任 何他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究 所做的贡献均已在论文中作了明确的说明。 本人授权中国科学技术大学拥有学位论文的部分使用权，即：学 校有权按有关规定向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子 版，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文编入有关数据库进行检 索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 保密的学位论文在解密后也遵守此规定。 作者签名：趔 拶辑6 玛如 i 国科孑：技术人学博 ：学位论文 致谢 致谢 值此学位论文完稿之际，谨向我的导师王永教授表示深深的敬意和诚挚的感 谢! 自本科阶段进入实验室以来，亲身接受王老师的教导已五年有余。在这五年 多的时光里，王老师渊博的知识，敏锐的洞察力、认真严谨的治学态度和一丝不 苟的科研精神深深地影响着我的成长，使我逐渐具备了独立科研的能力。王老师 在科研项目研究中对学生的充分信任绘我留下了深刻的印象，他总是给学生以自 由发挥的空间，调动学生的科研积极性与创造性，并在潜移默化之间加强了学生 的团队合作意识，培养了学生的团队领导能力。正是这种信任和教导方式，使我 在参与的项目中得到了充分的锻炼，为以后的科研工作奠定了坚实的基础。此外， 我也要感谢王老师及师母对我生活上的照顾与关心，在我数次生病期间他们亲自 到医院探望，给了我莫大的鼓励。 同时，我也要真诚感谢自动化系奚宏生教授、吴刚教授、季海波教授一亩以 来对我的关心和指点。感谢实验室的梁青副教授，粱老师在项目组工作和平时的 学习中给予了我很多的指导，督促着我不断进步。此外，实验室的周烽老师和邵 长星老师也对我有很多的指点和帮助，尤其是从邵老师那里我学到了很多工程经 验。 我还要特别感谢近代力学系的张培强教授。张老师是位令人尊敬的学者和长 者，他治学严谨、淡泊名利、严以律己、宽以待人，在治学和为人上都给我树立 了榜样。感谢近代力学系的龚兴龙教授、陈海波教授、倪向贵副教授，在项目合 作中他们都了我很多鼓励和帮助。感谢近代力学系的张鲲、孙红灵、王莲花等同 学在项目合作和我的博士论文研究中提供的帮助，尤其是张鲲同学，他在浮筏模 型方面的工作为我的研究奠定了基础。 我能够顺利完成博士研究工作离不开实验室所有成员共同营造的良好学习 工作环境，为此我要感谢已经毕业的彭程、詹训慧和陈光师兄，我所取得的成绩 与他们的帮助是分不开的。我要特别感谢张国庆、马海涛，我们同学九年，在共 同的学习生活中互相帮助、结下了深厚的友谊。感谢舰船项目组的所有成员，鲁 力、赵冉、陈斌、董拯、孟令雷、陈绍青、段小帅，以及本科生师弟姚太克和陈 吴，正是他们的共同努力及对我的支持，项目研究才得以圆满完成，也才有我现 国千 等技术凡学博i 学位论文敏埘 在的博士论文。当然，我还要感谢瓤志伟等实验审的其他同学，我在学习生活上 曾经遇到不少困难，大家的热情帮助使我度过难关，不断进步。 中船重工集霪7 0 2 所的陈亚东是我在项犀合作中结识的学长，他在各方面渊 博的知识和丰富的工程经验令我叹服，对于他在项目合作中对我的指点和帮助， 我深表感谢。 我要将搏士论文作为礼物送给我的父亲和母亲，以感谢他们对我的养育之 恿，没有他们的无私付出，也就没有我的今天。感谢我的爱人李婷婶，她替我支 撑起了家庭的重担，免去了我的后顾之忧，馒我能够一路坚持，顺利完成学业。 最后，衷心感谢所有关心和帮助过我的人们。 i i 于中国辩学技术大学袭区2 1 5 # 1 1 2 二零零八年四月 中国科学技术大学博士学位论文 第一蕈绪论 第一章绪论 引言 在现代海战中，各种先进的制导武器的命中率越来越高、杀伤威力也越来越 大，潜艇如何有效地隐蔽自己，同时又能够准确地发现敌人、先发制人，直是 世界各海军强匡尤为关注和努力的目标。因此，声隐身技术是现代潜艇设计中极 其关注的重要问题之一。声隐身主要针对水下探测手段声纳。己方潜艇的辐 射噪声越小，对于敌方的被动声纳来说，被搜索和发现的概率和距离就越小；对 丁己方的主动声纳来说，能够搜索和发现敌方的概率及距离就越大。潜艇辐射噪 声主要包括机械噪声、螺旋桨噪声和水动力噪声，机械噪声是由于艇上主、辅机 和轴系的运转，以及与其相连的基座、管路和艇体结构的振动而引起的f 5 阳 y i 1 嗍。这种振动辐射到舱室引起舱室空气噪声，或直接通过艇体结构辐射到水 中，构成潜艇的辐射噪声、白噪声，其噪声性质以线谱为明显特征，处于低频段， 因而传得较远，成为潜艇的目标特征信号。严重影响隐身性。 抑制潜艇的机械噪声一般有两种措施，一是通过机械设备的合理设计，减少 设备自身的振动。印对噪声源的降噪处理，如低噪声柴油机、电机的设计等；其 次是在传播途径上隔离和吸收振动噪声，从而使得机械噪声向外辐射的能量尽量 减少。由于噪声源是不可能完全消除的，因此如何在机械噪声传播途径上采取有 效措施来抑制噪声的传播成为声隐身技术的关键。 传统的机械设备减振降噪技术主要采用被动隔振的方法，在振源和艇体安装 基座之间插入各种隔振装置，如单层隔振装置、双层隔振装置、浮筏隔振装置等 i m a 叫9 9 2 】。其中，双层隔振装置和浮筏隔振装置都是在舱室空间内对多机组及 多扰动源等载体所采用的整体多向隔振区域模块【2 h a “6 6 唰唧。两者的不同之 处在于，前者的中间层是刚体结构，通常为实心大质量块；后者的中间层是在满 足强度、刚度要求等前提下的弹性体结构( 称为筏架) ，如箱梁结构。由于浮筏 隔振装置的附加质量远远小于双层隔振装置，因而在先进国家潜艇中得到广泛的 应用，我国自“八五”也开始这方面的研究。 浮筏隔振装置可以非常有效地降低潜艇主机系统、辅机系统和其他转动设备 等机械振动的传递，并能有效降低水中辐射噪声水平，此外还具有抗冲击性能和 中国科学技术大学博士学位论文 第一章绪论 良好的稳定性。尽管如此，浮筏隔振装置仍然存在自身无法克服的缺陷：首先， 受本身特性和机械结构的限制，浮筏等被动隔振装置只能保证高频的良好减振效 果，当机械设备激励频率等于或低于系统共振频率时，它们都会“失败”，不仅不 能降低，反而可能加剧机械振动的传递，这是被动隔振装置的最致命缺陷；其次， 浮筏等被动隔振装置的结构、参数在正常情况下是固定不变的，不能随着环境和 激励的变化而进行调节，因此若潜艇运行状况发生改变，它们的减振能力有可能 恶化；再次，中间筏架作为一个多模态的弹性体，其传递特性在模态频率处必然 存在谐振峰，因此在理论上其减振效果比双层隔振装置要差【n 。删啪q ；最后， 由于弹性体特性的复杂性，必须在筏架的设计和上下层隔振器的布置等方面加以 细致考虑m 9 8 6 】i y o n 9 1 9 9 2