基于DDVC技術(shù)的轉(zhuǎn)葉舵機(jī)研究.pdf

1、舵機(jī)是船舶航向非常重要的控制機(jī)構(gòu),船舶舵機(jī)系統(tǒng)的方向操縱性能的優(yōu)劣直接影響著艦船的靈活性與安全性。從目前國內(nèi)外舵機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀來說,噪聲高,響應(yīng)速度慢,高能耗仍然是舵機(jī)未來發(fā)展的巨大障礙。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷更新,低能耗,小體積,響應(yīng)速度快,低噪聲的舵機(jī)成為未來的發(fā)展趨勢。本課題將設(shè)計(jì)一種基于DDVC技術(shù)的轉(zhuǎn)葉舵機(jī)系統(tǒng),采用永磁同步電機(jī)(PMSM)直接驅(qū)動(dòng)定量泵運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)而帶動(dòng)舵葉的轉(zhuǎn)動(dòng),與傳統(tǒng)舵機(jī)控制方式相比,省去了價(jià)格昂貴的變量泵和電磁閥。通

2、過本文的研究證明基于DDVC技術(shù)的轉(zhuǎn)葉舵機(jī)系統(tǒng)在噪聲控制,節(jié)能降耗,小型集成度,動(dòng)態(tài)特性等諸多指標(biāo)均高于傳統(tǒng)舵機(jī)系統(tǒng)。本文的研究也將對未來將DDVC技術(shù)實(shí)際應(yīng)用到轉(zhuǎn)葉舵機(jī)系統(tǒng)提供理論依據(jù)。
　　通過查找大量技術(shù)文獻(xiàn)材料,本文將使用(PMSM)永磁同步電機(jī),綜合分析永磁同步電機(jī)的變頻調(diào)速方法和原理,并搭建了整個(gè)同步電機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)以及系統(tǒng)動(dòng)力部分和泵控轉(zhuǎn)葉舵機(jī)執(zhí)行部分的數(shù)學(xué)模型。在模型建立的基礎(chǔ)上,對直驅(qū)式轉(zhuǎn)葉舵機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行了集成化設(shè)

3、計(jì),省去了一些不必要的控制閥件和管路,減小了舵機(jī)系統(tǒng)體積和耗能與經(jīng)濟(jì)成本。分析舵機(jī)系統(tǒng)噪聲的產(chǎn)生原因,并給出相應(yīng)的解決方案。
　　參照轉(zhuǎn)葉舵機(jī)系統(tǒng)控制要求和相關(guān)部件的技術(shù)參數(shù),通過數(shù)學(xué)計(jì)算得到了系統(tǒng)的各部件仿真參數(shù),對整個(gè)系統(tǒng)的電機(jī)部分,液壓動(dòng)力部分和轉(zhuǎn)葉舵機(jī)部分都進(jìn)行了合理選型,為后續(xù)建模仿真研究奠定了基礎(chǔ)。本文并應(yīng)用MATLAB軟件做仿真研究,通過改變?nèi)舾山Y(jié)構(gòu)參數(shù),分析其對轉(zhuǎn)葉舵機(jī)系統(tǒng)的影響效果,并給出優(yōu)化轉(zhuǎn)葉舵機(jī)系統(tǒng)特性的合

4、理意見。為直驅(qū)式轉(zhuǎn)葉舵機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)PID控制器,通過仿真研究,對比有無水動(dòng)力力矩干擾情況下的仿真圖像,依據(jù)仿真曲線對其動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)及控制精度進(jìn)行總結(jié)和分析。
　　最后針對直驅(qū)式轉(zhuǎn)葉舵機(jī)系統(tǒng)的小舵角,低轉(zhuǎn)速死區(qū)特性和頻響不高,抵御水動(dòng)力外負(fù)載非線性時(shí)變特性能力差等缺點(diǎn)設(shè)計(jì)一種控制策略,依據(jù)模糊控制理論設(shè)計(jì)了模糊自適應(yīng)PID控制器進(jìn)行優(yōu)化控制。結(jié)果表明:應(yīng)用模糊自適應(yīng)PID控制器系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性,高頻響應(yīng)能力和控制精度都得到了明顯的提高,