船舶變頻液壓舵機(jī)控制技術(shù)研究.pdf

1、船舶變頻液壓驅(qū)動舵機(jī)技術(shù)采用交流變頻調(diào)速技術(shù)和液壓舵機(jī)系統(tǒng)相結(jié)合，充分利用了交流變頻液壓驅(qū)動技術(shù)的節(jié)能優(yōu)點(diǎn)，彌補(bǔ)了傳動液壓舵機(jī)系統(tǒng)的效率低下的缺點(diǎn)。然而，由于變頻調(diào)速的交流異步電機(jī)本身是一個高階、非線性、強(qiáng)耦合的多變量系統(tǒng)，使得原本相對較簡單的傳統(tǒng)液壓舵機(jī)系統(tǒng)變得復(fù)雜。船舶變頻液壓舵機(jī)的控制在響應(yīng)速度、控制精度以及控制系統(tǒng)的魯棒性能否達(dá)到船舶舵機(jī)的建造標(biāo)準(zhǔn)，亟需研究，以便這種新型舵機(jī)能盡早得到商業(yè)應(yīng)用。
　　 本文采用理論與實(shí)驗(yàn)

2、相結(jié)合的方法，對船舶變頻液壓舵機(jī)系統(tǒng)控制及其負(fù)載特性進(jìn)行了詳細(xì)深入的研究，并結(jié)合我國《鋼質(zhì)海船入級與建造規(guī)范》對船舶舵機(jī)及控制系統(tǒng)的要求，主要在以下幾個方面開展工作：
　　 首先，針對船舶舵機(jī)負(fù)載類型展開了理論分析，提出并建立了船舶舵機(jī)水動力負(fù)載、海浪負(fù)載和隨機(jī)沖擊負(fù)載的模擬加載系統(tǒng)；通過實(shí)驗(yàn)表明：該模擬加載系統(tǒng)基本可以復(fù)現(xiàn)船舶舵機(jī)在船上工作時(shí)的各種負(fù)載工況。
　　 其次，通過實(shí)驗(yàn)方法，對船舶變頻液壓驅(qū)動舵機(jī)系統(tǒng)的控制死

3、區(qū)和系統(tǒng)滯后進(jìn)行了研究；利用Ziegler-Nichols原理和二次整定方法，對船舶變頻液壓驅(qū)動舵機(jī)系統(tǒng)控制PID參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，初步確定能達(dá)到船舶舵機(jī)建造規(guī)范要求的PID參數(shù)值。
　　 再則，通過分析變頻液壓驅(qū)動舵機(jī)系統(tǒng)特性，確定選取傳統(tǒng)PID控制、神經(jīng)元自適應(yīng)PID控制和模糊自適應(yīng)PID控制三種控制算法進(jìn)行對比研究。分別建立基于Labview軟件的舵機(jī)舵角控制程序，針對空載、模擬水動力加載、以及穩(wěn)舵時(shí)的模擬隨機(jī)沖擊負(fù)載三種工況

4、，對舵角控制的響應(yīng)時(shí)間、穩(wěn)定性和控制精度等開展研究。試驗(yàn)表明三種控制方案中，模糊自適應(yīng)PID控制算法有明顯的控制優(yōu)勢。
　　 最后，為了進(jìn)一步提高變頻液壓驅(qū)動舵機(jī)系統(tǒng)受隨機(jī)沖擊負(fù)載時(shí)控制的魯棒性能，選取轉(zhuǎn)舵油缸壓力變化率代表隨機(jī)沖擊負(fù)載，并將此變化率引入模糊自適應(yīng)PID控制算法，實(shí)驗(yàn)表明系統(tǒng)的抗隨機(jī)負(fù)載沖擊情況得到明顯改善。
　　 本文基于Labview的測量與控制軟件，實(shí)現(xiàn)了舵機(jī)模擬加載，確定帶負(fù)載因素的模糊自適應(yīng)PI