1. 研究目的与意义（文献综述）
随着船舶向大型化和快速化方向发展，船舶柴油机功率增大，转速降低，冲程增长，尤其是长轴系布置时轴系纵向刚度相对降低，由柴油机气体压力和螺旋桨激励力激起轴系有害纵向振动的临界转速有可能落入柴油机正常转速范围内。振动控制技术按照是否外加控制器进行分类，结构动力优化设计对原结构不附加任何控制元件，是一种间接控制策略。在原结构上附加控制器对结构振动进行控制是当前广泛采用的控制策略，一般不改变原结构的设计，按是否需要外加能量，又有被动控制、半主动控制和主动控制之分。
研究推进轴系纵向振动的目的是对其进行控制，以减小其不利影响，一方面要绝对保证推进轴系的基本功能，使得船舶的操纵性不受影响，更不能造成过多的推力损失；另一方面要保障推进轴系的抗冲击性能，因为推进轴系在船舶航行过程中不可避免的受到各种冲击载荷的激励，如波浪抨击、水下爆炸等。此外减振装置要便于安装和维护，不占用过多的机舱空间。
国外早在上世纪三十年代末就已开始研究柴油机曲轴的纵向振动，船舶柴油机推进轴系的纵向振动研究则相对较晚，约始于上世纪六十年代，至八十年船舶轴系纵向振动分析理论已趋于成熟。而国内于上世纪九十年代初才开始研究水面船舶柴油机轴系的纵向振动。对于水面船舶柴油机推进轴系，目前已研制出多种形式的纵向调频器和减振器，使得在柴油机正常转速范围内不存在有害的轴系纵向振动共振。国内外学者对推进轴系纵向振动被动控制技术的研究内容涉及推进轴系改进设计、复合材料轴系、新型推力轴承、动力吸振器和声子晶体带隙减振等。目前国内对推进轴系纵向振动的主动控制技术研究还比较少，有人提出对推进轴系的纵向振动进行半主动控制仿真分析，仿真结果表明在推进轴系上安装磁流变阻尼器可以有效的减小推进轴系的纵向振动。在潜艇推进轴系纵向振动控制技术研究方面，目前美国走在世界前列，自上世纪五十年代起就开始进行相关研究工作，提出一系列主、被动控制技术方案，研制的主、被动控制装置已实际应用于潜艇上，使潜艇水下6kn航速时的辐射噪声降到130db以下。澳大利亚近年来研究进展较快，在理论分析方面取得很多研究成果，也已研制出相应的控制装置。国内目前还处于理论分析和模型试验研究阶段。
2. 研究的基本内容与方案
本毕业设计的基本研究内容为根据传动轴上传感器采集到螺旋桨在外界环境的影响下对轴系产生的轴向分力，利用pid控制算法给作用于推力轴承上的压电作动器以相应的电压使压电作动器产生对应的作用力抵消轴向分力的影响进而减小轴系的纵向振动。
目标是根据螺旋桨系统力学模型，确定合适的控制方案以及控制算法，尽可能的减少轴系的纵向振动带来的不利影响。了解船舶轴系的构造、系统力学模型的搭建，现有的船舶轴系系统控制策略，掌握matlab，simulink的使用、pid控制算法的原理以及应用、压电材料的工作原理。
目前第一步打算搭建船舶轴系的比例模型，以水箱模拟水中环境，用电机模拟柴油机的动力输入。第二步通过在轴端施加静载荷和利用ess-50激振器施加动载荷模拟轴的受力情况。第三步在传动轴之间添加压电作动器，采用环形摆放的棒状堆垛式压电材料进行振动主动控制。第四步编写合适的pid控制算法，通过压电材料对轴系提供作用力减少轴系的纵向振动，进而减少船舶运行产生的噪声。
3. 研究计划与安排
第1~3周 查阅文献；分析题目研究现状，学习基本理论；
第4周 阅读文献、撰写开题报告，英文文献翻译；
第5周 学习了解船舶纵向轴系，确定实施方案；
4. 参考文献（12篇以上）
[1] 许运秀，何轩轩，钟学添.船舶轴系纵向振动［m］. 北京：人民交通出版社，1985.
[2] 黄胜.船舶推进节能技术与特种推进器［m］.哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，2007.
[3] 史峰，王辉.matlab智能算法30个案例分析 [m]. 北京：北京航空航天大学出版社，2011.
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