高速高频舵机系统的设计准则研究

高速高频舵机的高速转舵控制和正弦转舵控制与舵机系统输出功率及截止频率密切相关.为了研究高速高频船舶舵机的设计准则,建立了基于ADAMS、AMESim和MATLAB的联合仿真模型.基于该仿真模型,分析了舵机系统输出功率及截止频率对舵机性能的影响,得出了高速高频舵机的设计准则.     

船舶舵机推舵系统频率特性分析与研究

舵机频率响应特性严重制约着舵机快速正弦转舵性能。分析影响舵机频率响应特性的各个因素,便于使所设计的舵机的截止频率高于期望的正弦转舵频率,可简单有效解决舵机频率响应对舵机快速正弦转舵性能的制约。为了分析舵机系统频率响应特性,建立了基于ADAMS、AMESim和MATLAB的联合仿真模型。基于仿真模型,分析了舵机系统各参数对其频率响应特性的影响,并指出了影响舵机系统频率特性的主要参数。仿真结果表明,变量泵频响制约系统频响特性;推舵机构固有频率与柱塞缸有效作用面积、个数和推舵力臂正相关,与舵柄惯量、柱塞缸质量、主油管路体积相关性较弱。     

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。     

船舶航向非线性控制系统仿真研究

基于Bech模型并充分考虑舵机特性提出了一种结构简单的船舶航向控制器--TC控制器.介绍了船舶非线性模型的选取,描述了船舶舵机特性,在此基础上设计了TC控制器.通过参数整定实验确定了TC控制器各参数的取值,并进行了航向改变、航向保持及参数摄动仿真实验.仿真结果证明所设计的船舶航向控制器效果良好,具有较强的鲁棒性.     

船舶液压舵机模拟装置的设计与实现

文章分析了船舶泵控型液压舵机工作原理，提出了基于PLC控制的船舶液压舵机仿真模拟装置。根据船舶液压舵机转舵的实际过程，经过深入分析设计了模拟装置的PLC接线图和对应的PLC程序，开发了基于“物理仿真+硬件模拟系统”的仿真方法的船舶液压舵机实时仿真模拟控制装置，为液压舵机的教学提供了多元化的方式，实现了对船舶液压舵机进行实时有效的控制模拟，还可以实现船舶液压舵机系统的动态仿真和操作响应等多种功能。     

船舶高速液压舵机系统设计与仿真

进行船舶高速液压舵机系统设计,介绍系统基本结构与原理,重点对高速舵机进行设计要素分析及系统仿真,采用前馈控制策略,并对系统的动态响应及频率特性等进行分析。结果表明:该设计满足性能指标要求。     

船舶舵机液压系统的构成及仿真研究

舵机是船舶航行方向的控制器,决定了船舶的操纵性能,目前装机量最大的船舶舵机是电动液压舵机。由于船舶在航行时不仅受到动力系统的作用力,还会受到海风、海浪等干扰的作用力,因此,研究船舶舵机的电液控制系统,提高船舶舵机性能有重要的意义。本文首先介绍了船舶舵机的结构与工作原理,然后对船舶舵机的水动力特性进行分析,建立了船舶舵机液压系统数学模型,最后对船舶舵机液压伺服控制系统进行了基于平台Simulink组件的仿真。     

基于自抗扰控制器的船舶电动舵机控制系统设计

针对经典PID控制无法满足船舶电动舵机系统指标要求的问题,设计一种基于自抗扰控制器的控制算法。分析了船舶电动舵机的数学模型。针对舵机控制对象设计二阶自抗扰控制器,建立基于自抗扰控制器的舵机控制系统。利用Matlab对舵机带负载工作进行仿真,对文中所提出自抗扰舵机控制器与经典PID舵机控制器进行对比分析。结果表明,文中所提出的自抗扰船舶电动舵机控制器能够满足舵机在负载大范围变化以及存在外界干扰时所需的响应速度,并有效改善动静态特性,抗干扰能力强,鲁棒性好,控制效果优于经典PID舵机控制器。     

AMESim仿真技术在船舶推进系统中的应用研究

利用AMESim图形化建模系统仿真软件,以某7500DWT化学品船推进系统为研究对象,建立了推进系统的仿真模型,进行了PTO满载船舶加速典型动态工况的仿真分析,仿真结果表明利用AMESim建立的推进系统模型能有效地反映推进系统运行特性,可为船舶推进系统的匹配设计和优化提供参考及指导.     

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.     

基于神经网络的船舶舵机控制系统设计

传统船舶舵机控制系统只适于控制对象是线性系统且时延和阶数等已知的情况,但在实际应用中,船舶舵机控制过程受船舶运行情况和航行环境的影响,属于随机过程.为此,设计一种新的基于神经网络的船舶舵机控制系统,依据功能要求设计船舶舵机的不同控制模型,再设计整体控制系统结构.通过设计4个不同层次的控制器结构,实现神经网络控制器的整体设计,利用神经网络算法对控制器中的参数进行学习和调整,神经网络控制器输出结果即为船舶舵机控制结果.实验结果表明,所设计系统控制效果好,不易受外界环境的干扰.     

船舶航向模糊自整定操舵控制器的研究

船舶航向操舵控制是个典型的非线性系统,而工程上经常使用的常规PID(Proportional Integral Differential)控制器则为线性控制,至于模糊控制虽为非线性控制,但稳态精度不高。将常规PID控制与模糊控制相结合,基于Norrbin非线性系统模型和模糊自整定PID控制器的设计步骤,提出一种新的船舶航向控制算法,即船舶航向模糊自整定操舵控制器,并针对5 446标准箱的集装箱船舶,用Matlab进行了仿真计算。仿真结果表明,该控制算法可以使船舶航向控制从动态和稳态上都具有较好的精度,跟踪响应迅速,超调量小。     

柴-燃联合动力装置“船-机-桨”匹配特性

根据柴-燃联合动力装置各个部件之间的结构关系及系统热力循环方式,采用模块化建模思想,基于MATLAB/SIMULINK环境,建立了并车控制器、原动机、齿轮箱、离合器、轴系、螺旋桨等部件和系统仿真模型。以船速最优为原则将车钟手柄控制档位划分为十档,即将原动机输出功率由低到高划分为十档,在每个档位下利用系统稳态仿真,通过优化变距桨螺距比的方式,得出最高船速,并以此确定各个档位下的螺旋桨轴转速,获得了基于船-机-桨匹配的柴-燃联合动力装置稳态运行特性,为装置动态控制目标参数的确定提供了依据。     

船舶操舵仪仿真系统数学建模

考虑到船舶操舵仪是船舶操纵人员培训的重要工具,准确的数学模型是实现设计目标的关键,建立三自由度船舶运动模型和液压舵机模型,并进行仿真计算,验证模型的准确性,说明该模型可以提高培训效果.     

基于冗余技术的舵机控制系统设计与应用

舵机作为维持及改变船舶航向的重要辅机设备,其可靠运行对保障船舶的航行安全至关重要。文章介绍了一种采用CAN总线冗余、CPU软冗余技术的舵机控制系统设计,重点分析冗余CAN通信系统的架构与原理以及CPU软冗余系统软、硬件配置。实际使用效果表明:控制系统数字化及可靠性水平得到较大的提升。     

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.     

考虑可变刚度的CST齿轮传动刚柔耦合动力学研究

可控软启动齿轮传动系统的稳定运行能够有效保障船用电机启动的安全运行.为提高可变刚度对可控软启动齿轮传动性能的效果,以齿轮传动系统作为研究对象,应用ADAMS仿真软件建立刚柔耦合模型,并进行动力学特性分析.获得各级传动角速度曲线,将刚性体与柔性体角速度曲线进行对比,可以看出柔性化后曲线产生明显波动,刚柔耦合仿真结果与理论计算误差范围在5%以内,验证了模型的正确性.齿轮时变啮合刚度对传动系统的影响较大,通过改变不同的啮合刚度,齿轮啮合力波动明显,局部陡峭曲线的出现频率增加.     

船舶舵机的营运检验

船舶舵机对于船舶安全航行非常重要,在船舶的营运检验中,对船舶舵机的检验是船舶验船师在检验过程中一项重要工作,本文希望通过对船舶舵机技术规范的介绍以及船舶舵机容易出现的故障分析和对船舶舵机进行营运检验的重点的论述,能够给验船人员在进行舵机检验工作时起到抛砖引玉的作用。     

Backstepping的船舶运动RBF-NN稳定性控制研究

针对船舶运动的非线性模型,设计了一种船舶航行的稳定性控制算法。首先将被控系统分解成与系统阶数相同的子系统,然后利用Backstepping技术,分别为每个子系统设计虚拟控制律,迭代得出虚拟输入控制律,其中的非线性未知函数用RBF-NN逼近,随着迭代次数的增加利用一阶低通滤波器解决计算量膨胀问题。最后通过Lyapunov第二判断法分析验证控制系统的稳定性,基于MATLAB仿真试验,结果表明该方法能够实现船舶航行的稳定性控制。     

基于RBF网络和遗传优化的船舶操纵模糊控制器

设计了一种基于RBF网络和遗传优化的船舶操纵模糊控制器。首先讨论了传统模糊控制器应用于船舶操纵控制的不足，然后根据模糊系统在特定情况下与RBF网络具有等价关系的特点，采用具有加权平均输出的RBF网络构造了一个船舶操纵模糊控制器，有效地消除了小偏差范围的舵角抖动现象。在此基础上，根据船舶操纵的特点提出了一种尺度变换因子的自整定方法，并采用遗传算法对自整定过程中的可变参数进行优化，以使控制器能够适应实时控制过程中的时变性和不确定性，保持良好的控制性能。最后针对某大型船舶的非线性模型，采用Matlab 6．1的Simulink工具进行了转艏操纵仿真试验，获得了满意结果。