船舶变频液压舵机控制策略研究

针对船舶变频液压舵机系统存在控制死区、响应速度慢、负载影响大等特点,采用解析法与实验法相结合,获得变频液压舵机系统数学模型;采用死区补偿电压解决变频电机转速稳态误差问题;采用Z-N控制参数整定方法,确定变频电机转速PID控制参数初值。建立舵机液压模拟加载系统,实现水动力负载、周期性海浪负载和随机冲击负载的模拟。提出舵角控制采用分段控制策略,小偏差采用模糊自适应PID控制,控制算法中引入舵机负载变化因素。结果表明:该控制策略能有效抑制负载引起的舵角扰动,提高系统动态特性和鲁棒性,实现舵角快速、稳定的控制。     

船舶内部齿轮机构转速控制方法分析

为了降低船舶轮机构转速控制时的负载扭矩,设计提出了一种船舶内部齿轮新型转速控制方法。根据齿轮传动过程的动态激励和齿轮扭矩,对船舶齿轮机构进行应力分析,获取齿轮接触面应力参数,重组齿轮传动态势,对齿轮下箱体之间添加顺序接触,根据啮齿频率,提取啮齿传动仿真曲线,根据齿轮瞬态动力学分析结果,对齿轮机构进行瞬态动力学分析并提取拟态曲线,将其与上述提取的传动仿真曲线进行拟合比对,获取当前齿轮转速的瞬态曲线,实现船舶内部齿轮机构转速的瞬态控制。实验数据表明,应用该控制方法进行船舶内部齿轮机构转速控制时,正常运行环境下其负载扭矩降低了35%,极端环境下降低了30%,可以证明该方法具有真实有效性。     

远洋船用新型舵机

最近联邦德国 Hatlapa 公司又推出了一种新型的舵机。这种型号为 R4T 460的舵机是专门为远洋船舶设计的。该舵机在工作压力为210 bar 时,四个柱塞在舵柱上产生800kNm 的舵扭矩。每台舵机设备有两个液压泵站,泵的驱动电机为30 kW,转速1750 r/min。工作时舵从一个位置转到另一个位置只需28s。液压泵为变量弯轴轴向柱塞泵,通过一个液力行程调节机构可以改变     

潜艇组合型尾舵的受力分析及传动机构设计

针对一种新型带副舵的潜艇组合型尾舵,设计了一种液压驱动副舵的传动机构原型。阐述了该传动装置的结构形式、传动工作原理;通过改进该型舵的水动力模型,运用儒可夫斯基翼型绕流环量公式和库塔-儒可夫斯基升力公式对其液压传动系统的液压驱动力进行了计算分析,得到液压驱动力与副舵的弦长、形状、液压腔隔板长度以及主、副舵转动角度等参数之间的关系。本研究为具体的舵型结构设计提供参考,对于该型舵的工程化应用具有指导意义。     

扭矩测量及其校准系统的PLC实现

针对某机构中的驱动组合与非驱动组合的正常使用,提出了一种对其进行扭矩测量及其校准技术的方法,并对此进行了理论分析及仿真研究。在传动扭矩加载装置的条件下,采用数字PID位置式的控制方法,对扭矩特性测试中的电机扭矩进行了精确加载,测量系统采用经PID控制的电动制动器给置于高低温试验箱内部的驱动组合加载,转矩转速传感器在高低温试验箱外部检测驱动组合的输出扭矩和输出转速,并将结果传输给工控机,为软件计算机构驱动组合的传动效率提供数据,进而测试出主驱动组合在一定工作电压的情况下,不同负载所对应的工作效率曲线,从而对驱动组合的性能加以考核,并对其在PLC实现PID控制的实现方法进行了仿真分析研究。     

SY-1船电动液压舵机冲舵故障原因分析及解决方法

SY-1船电动液压舵机冲舵故障自出厂至今已存在30多年,文章根据其控制机构现场工作状况和对关键部件的测量分析,提出并论述了该舵机浮动杠杆与十字头销之间的转动销传动方式导致冲舵的系统设计原因,对冲舵值进行理论推导,并提出解决方法。     

舵传动装置的液压与电气驱动振动特性对比研究

[目的]针对传统的液压驱动的舵传动装置,基于缩比舵传动装置试验台,开展电气驱动方式振动特性研究。[方法]首先研究舵传动装置在电气驱动下机构本身振动特性与负载力及转动角速度的关系,然后对液压、电气两种驱动方式下机构的振动特性进行对比分析。[结果]试验表明,传动装置产生的振动强度与舵叶加载力、舵角零点位置角速度呈正相关,电气驱动方式产生的振动加速度峰峰值和均方根值与液压驱动相比均降低了40%,有效降低了传动装置的整体振动,[结论]对舵传动装置电气化具有参考价值。     

船用直驱式电液伺服舵机设计与控制

直接驱动容积控制技术(DDVC)是交流伺服调速技术和液压传动技术相结合的产物,具有控制灵活和传动功率大的双重优点。本文将直接驱动容积控制技术应用于船舶舵机中,设计了一种直驱式电液伺服舵机,利用AMESim/Simulink联合仿真技术搭建系统模型,针对系统特性设计模糊PID控制器并进行仿真分析,搭建实验台并进行转舵实验,结果表明:应用模糊PID控制算法的系统在响应时间、稳态误差及鲁棒性方面均优于普通PID控制算法,本文所设计的直驱式电液伺服舵机满足实际工程应用需求。     

船舶液压舵机系统动态和稳态特性的分析

准确模拟舵叶承受的负载是舵机试验系统的一项关键技术.将流体动力基本方程应用于船舶液压舵机系统的稳态和动态特性的研究.建立了系统在变频电机转速一定时的稳定工作方程,计算的稳态特性与实验结果吻合.建立系统的动态数学模型,推导出系统的传递函数.研究提高系统的响应速度的方法,以及系统抗外界干扰的刚度问题,为液压舵机系统准确设计提供了指导.     

船舶舵机单神经元自适应PID控制的研究

针对船舶舵机航行中在不同的环境下所受到的负载力矩不同的情况,在实验室条件下,用改进并增加了模拟加载液压系统的船舶舵机作为研究对象,研究单神经元PID控制算法,用LabVIEW8.2作为软件开发实平台,实现船舶舵机的自适应控制.     

船用行星齿轮传动装置均载技术研究

船用行星齿轮变速器在螺旋桨动力的传送,机电装置的控制中占有很重要的地位,采用高效的行星齿轮机构,可以有效提高动力的传送效率,同时降低了船舶运行的成本。在常见的行星齿轮传动装置中,通常由液力变扭器共同组成基于液压控制的自动变速器。因此,本文重点研究2K-H型传动装置的基本结构,并根据传动原理和齿轮传动的有关规律,建立齿根过渡方程,通过分析支架作用力的形成,设计一种平衡式的动力传送均衡装置,最后通过仿真对有关基本参数进行设计。     

基于扰动补偿的永磁同步电机自抗扰内模控制

针对传统永磁同步电机PI控制存在的鲁棒性差问题,提出考虑参数摄动的永磁同步电机自抗扰内模控制方法.控制系统转速外环采用自抗扰控制器对外部负载扰动进行补偿,实现对给定转速的跟踪控制.电流内环设计考虑参数摄动的内模控制器,通过自适应观测器对电机参数摄动量进行实时估计和在线调整,增强电流预测控制的鲁棒性.实验对比传统PI控制与新型控制方法,其结果验证了新型控制方法在抗外部负载扰动和内部参数摄动方面的有效性和实用性.     

基于EASY5的船舶电液舵机系统仿真研究

舵机电液系统仿真是研究船舶舵机液压系统动态性能的重要手段,通过仿真可得出液压缸油腔体积变化、负载变化等对系统的具体影响.针对某船舶舵机电液伺服系统,建立了基于MSCEASY5仿真平台的仿真模型,通过选择典型工况和参数设定值对仿真模型进行校核和调试,并以此仿真模型对几种典型工况的动态性能进行仿真分析,研究结果为该型船舶舵机液压系统的设计、试验和使用提供参考.     

直驱式容积控制电液伺服系统及其在船舶舵机上的应用

介绍了直驱式容积控制电液伺服系统的组成、特点,并结合船舶舵机的应用背景,研制出了船舶舵机用的直驱式容积控制电液伺服系统试验样机,并对系统进行了相关理论分析和试验研究.研究结果表明,直驱式容积控制电液伺服系统作为船舶舵机的动力装置,其性能指标能够达到舵机的执行标准.与传统的液压舵机的动力装置相比,这种新型的船舶舵机动力装置具有节能高效、操作与控制简单、小型集成化、可靠性高等诸多优点,是一种有广泛应用前景的船舶舵机操舵装置.     

船舶柴油机调速系统模糊控制技术

常规船舶以柴油机作为主要动力来源,柴油机一般采用直流调速电机系统实现转速控制,主要是带电流截止负反馈的转速电流单闭环控制以及转速电流双闭环控制。其中转速电流双闭环控制具有很好的动态调节性能和负载抗干扰能力,同时可实现电机起动电流的限幅保护。对船用柴油发电机组进行调节时,在系统的控制电路中添加前馈模糊传感器,不仅可以对发动机的油门进行调节抑制,还可以实现保持频率的目的。本文从船舶柴油机的调速系统入手,对船舶柴油机模糊控制的相关技术进行研究。     

船用多轴齿轮传动过程耦合非线性振动特性分析

船用多轴齿轮故障识别以振动特性作为判定依据,为提高后期故障识别质量,提出基于改进EEMD算法的船用多轴齿轮传动过程耦合非线性振动特性分析方法。该研究分为两部分,前一部分利用谐振传感器采集多轴齿轮振动信号;后一部分利用改进EEMD算法(集合经验模态分解算法)分解多轴齿轮振动信号,得到若干个包含故障特性频率的IMF向量,并计算每个IMF向量的奇异值熵,利用奇异值熵定量表示多轴齿轮振动特性。结果表明:正常状态下的船用多轴齿轮运行下,奇异值熵一般小于0.1,而一旦当齿轮发生故障,其奇异值熵就会大大增加,一般会超过0.1。     

Robust adaptive course-keeping control of under-actuated ships with the rudder failure北大核心CSCD

[目的]针对舵机故障、控制增益未知和海洋环境干扰情况下的欠驱动船舶航向保持问题,设计一种考虑舵机故障的船舶鲁棒自适应航向保持控制算法。[方法]通过结合鲁棒神经阻尼技术和自适应方法,对繁重的神经网络权值进行横向压缩,仅需设计2个自适应学习参数对未知增益和舵机故障参数在线补偿,以确保船舶在舵机故障的情况下能够有效执行航向保持任务。通过李雅普诺夫理论,证明所提出的控制器半全局最终一致稳定有界(semi-global uniform and ultimately bounded,SGUUB)。最后以“育鲲”轮为仿真对象,建立非线性Nomoto数学模型,在海洋干扰下进行对比仿真试验验证。[结果]结果表明,在此策略下,“育鲲”轮在舵机故障情况下平均舵角输出比仿真试验中所对比的传统方法降低了51%,可改善航向保持控制效果。[结论]研究结果可为欠驱动船舶的航向保持控制问题提供借鉴。     

带有死区补偿的欠驱动AUV深度控制

由于舵桨联合操控的水下机器人舵机传动系统死区非线性的存在,严重影响了某水下机器人的深度控制效果。文章以该水下机器人为研究对象,同时考虑了其欠驱动的运动特性及外界有界干扰和模型参数摄动,设计了具有自适应补偿功能的PID控制器,利用Lyapunov稳定性理论,证明在该控制器作用下,该控制系统是全局稳定的。最后进行了仿真实验。实验结果表明该控制器具有很好的控制效果,是行之有效的。     

永磁同步电机IF控制策略转矩匹配特性研究

IF控制策略是永磁同步电机的一种无位置传感器开环控制策略,IF控制策略的电流幅值影响电机的转矩匹配和抗扰动能力。电机转速宽范围变化时,传统的恒流频比控制方式不能很好地实现转矩匹配。针对这一问题,提出了根据电机负载转矩曲线设置IF控制电流幅值的控制方式,从而保持IF控制中转矩角不变,实现电机的转矩匹配,维持推进电机的抗负载扰动能力。在永磁同步电机实验平台上,对本文所提的IF控制方式进行了实验验证。     

船用斜齿轮三维动力接触仿真研究

船用斜齿轮传动系统的负载复杂,经常受到瞬时冲击,尤其是离合器接合时轮齿之间冲击更为剧烈,易造成轮齿折断.本文分析了船用气胎离合器接合、稳定运转过程中齿轮受到的冲击力矩变化情况,推导出了冲击力矩与时间、转速等参数间的数学表达式;借助ANSYS软件进行了有限元计算,综合比较了不同接合转速、不同接合时间的多工况下斜齿轮各部位的应力、接触压力状况.研究结果表明船用斜齿轮的冲击受转速的影响极大,但受时间的影响较小,在接合过程中齿轮所受的最大冲击力还是在许用值范围内,因此,可以适当缩短离合器结合时间以提高船舶机动性能.