摘 要

由于主动隔振系统对低频振动的抑制效果良好，故经常被用于船舶中对柴油机的振动进行控制。主动隔振系统工作时，上位机与下位机之间需要建立通讯连接来监测系统的工作状态，以便于对下位机的控制算法做出调整达到更好的控制效果。系统通讯时一般采用UDP协议作为传输协议，但由于UDP协议的不可靠性，需要对UDP协议进行改良才能使其满足主动隔振系统的通讯需求。当前对UDP协议的改良方式主要是开发合适的应用层协议并引入反馈重传机制以提高协议的数据传输成功率。

本文针对主动隔振系统的通讯需求开发能实现对应功能的应用层协议，并在上位机软件中引入与应用层协议相配合的反馈重传机制以达到改良UDP协议提高数据传输成功率的目的。改良UDP协议完成后，将模拟上位机与下位机之间数据传输的过程，调试反馈重传机制并检测改良之后的协议的实际效果。

关键词：主动隔振，UDP协议，应用层协议，反馈重传

Abstract

As the active vibration isolation system has a great effect on inhibiting the low-frequency vibration, it is often used in the ship to control the vibration of diesel engines. When active vibration isolation system works, in order to make it easier to adjust the control of the lower computer to achieve better control results, we need to establish a communication connection between the upper computer and the lower computer of the system to monitor the working condition. The active vibration isolation system usually take UDP protocol As the transmission protocol, but because of the unreliability of the UDP protocol, improving of the UDP protocol is needed to meet the active vibration isolation system communication needs. Current improvement of UDP protocol is usually to develop a appropriate application layer protocol and introduce the feedback retransmission mechanism to the UDP protocol in order to improve the protocol data transmission success rate.

In this paper, an application layer protocol is proposed to realize the corresponding function for the communication demand of active vibration isolation system, and a feedback retransmission mechanism is proposed in the upper computer software to improve the success rate of data transmission. After the improved UDP protocol is completed, we will simulate the process of data transmission between the upper computer and the lower computer, which is in order to debug the feedback retransmission mechanism and detect the actual effect of the improved protocol.

Key words: Active vibration isolation, UDP protocol, Application layer protocol, Feedback and retransmission

目 录

第1章 绪论 1

1.1 研究背景及意义 1

1.2 相关研究现状 2

1.2.1 国外研究现状 2

1.2.2 国内研究现状 2

1.3 论文研究内容 3

第2章 对主动隔振系统数据传输的研究 4

2.1 主动隔振系统的数据传输需求 4

2.2 以太网协议结构 5

2.3 UDP通讯协议概述 6

2.4 Socket简介 7

2.5 基于UDP协议的应用层协议开发 8

2.6 UDP数据报的大小 9

2.7 本章小结 11

第3章 系统通讯校验重传及排序机制研究 12

3.1 校验重传机制的实现 12

3.1.1 校验机制研究 12

3.1.2 重传机制的实现 14

3.2 上位机中的排序机制 16

3.3 本章小结 17

第4章 上位机软件功能开发 18

4.1 C#语言简介 18

4.2 模块设计与功能介绍 18

4.2.1 实时曲线模块 19

4.2.2 文件管理与程序参数模块 21

4.2.3 报警监测模块 22

4.3 上位机软件功能调试 23

4.3.1 校验反馈机制及报警功能测试 23

4.3.2 实时曲线绘制功能测试 26

4.4 本章小结 27

第5章 总结与展望 28

5.1 工作总结 28

5.2 对未来的展望 28

参考文献 29

致 谢 30

第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

船舶振动与噪声控制一直是船舶研究的主要关注点之一。对船舶的振动与噪音加以监测和控制，不仅能够使船舶在更好的工况下运行，保证船舶的效益，还能够延长船舶的使用寿命。船舶运行过程中，需要内部的主柴油机与发电柴油机等工作来提供动力与生活能源，故而船舶振动无法从源头避免，我们只能对船舶内的振动源采取隔振措施，以期达到减振的目的。由于船舶振动的复杂性以及振动频率的多样性，传统的针对单一频率振动的被动隔振措施已无法适应现今船舶减振的需求，应对频率多样、隔振效果更好的主动隔振系统在船舶中得到了大范围的使用，具有良好的前景。

主动隔振是主动控制技术中常用的一种手段，一般是指在被动隔振的基础上，并联或串联能满足一定性能要求的作动器，或者用作动器代替被动隔振装置的部分或全部元件，通过适当控制作动器的动作来达到振动隔离的目的^[1]。主动隔振除在船舶动力领域的大量应用外，在其他领域也有大范围的使用。在精密工程与航天工程领域，由于使用的高精度测试仪器与测试平台需要在稳定的环境下工作及它们工作环境下振动周期性与低频性的特点，也需要引入主动隔振系统来保证仪器的正常工作。如2017年4月20日发射的天舟一号货运飞船上就采用了主动隔振装置为将在飞船上进行的空间微重力实验提供一个适宜的环境。土木工程领域中，主动隔振系统也被应用以衰减地震波，增强建筑物的抗震性能^[2]。而在车辆工程领域，主动隔振系统可以有效的减弱车辆行驶过程中因路面情况变化产生的振动，增强长途行驶过程中车辆的平稳性与安全性。